Simple et gentil, Charles travaille comme employé dans un établissement scolaire. Il se porte candidat pour participer à la même expérience scientifique que la souris Algernon. Charles et Algernon possèdent, en effet, le même QI inférieur à la moyenne, 68. Très motivé, Charles est sélectionné. Le jour J arrive. L'homme et l'animal vont suivent un traitement. Après plusieurs semaines, Charles et Algernon sont dotés d'une intelligence trois fois plus grande. Dorénavant, Charles évolue en se lançant dans la recherche, en apprenant la musique ou en séduisant une femme. Pourtant, sa solitude grandit. Pendant ce temps, les progrès de la souris se stoppent. Ses performances commencent même à décliner...