Filmen begynner i en fjern fremtid hvor det blir gjort forsøk på å avverge en katastrofal økologisk katastrofe, som har ødelagt jordkloden. Høyteknologiske enheter forkledd som leketøy blir sendt tilbake i tid, hvor de blir funnet av barna Noah og Emma Wilder. De lever i det 21. århundre i Seattle. Emma blir telepatisk koblet til utstoppet kanin, som heter Mimzy. Barna utvikler avansert kunnskap og intelligens, på grunn av lekene. På grunn av sin psykiske forbindelse med Mimzy, blir Emmas evner mye sterkere enn hennes eldre bror. De lærer blant annet levitasjon og telekinese, og kan kommunisere hverandre med telepatisk kontakt.