Charles Gessler, un jeune défaillant mental, est contacté par des médecins afin d'expérimenter un produit qui développe l'intelligence. Le test ayant été positif sur Algernon, une souris de laboratoire, Charles accepte.

Au fil des semaines son intelligence grandit, et son QI dépasse 150. Toujours plus avide de connaissances, il se décide à apprendre le piano et séduit son professeur, Alice, à qui il ne dit rien de son passé.

Mais un jour, Charles apprend qu...

Algernon est une souris de laboratoire dont le traitement du Pr Nemur et du Dr Strauss vient de décupler l'intelligence. Enhardis par cette réussite, les deux savants tentent alors, avec l'assistance de la psychologue Alice Kinnian, d'appliquer leur découverte à Charlie Gordon, un simple d'esprit employé dans une boulangerie. C'est bientôt l'extraordinaire éveil de l'intelligence pour le jeune homme. Il découvre un monde dont il avait toujours été exclu, et l'amour qui naît entre Alice et lu...