Handlingen foregår i 1988 og sentrerer rundt Donnie Darko, en 16-årig schizofren, men svært intelligent gutt. En natt blir han kalt ut av huset av en uhyggelig, nesten to meter høy, kaninlignende skapning som kaller seg Frank. Dette vesenet forteller ham at verden vil gå under om 28 dager, 6 timer, 42 minutter og 12 sekunder. Mens Donnie er ute av huset, krasjer en flymotor gjennom taket til rommet hans.