En un futuro no muy lejano, un joven inventor llamado Lewis lucha por encontrar su lugar en el mundo y el cariño que siempre anheló de su familia. A pesar de su talento para la invención, Lewis se siente frustrado porque ninguna de sus creaciones parece funcionar como él espera. Después de un día desastroso en una competencia de escuelas, Lewis decide que lo único que necesita es conocer a su madre biológica, quien lo dejó en un orfanato cuando era un bebé.

En un mundo donde la realidad y la locura se entrelazan, un titiritero frustrado, Craig, se encuentra atrapado en un trabajo miserable como asistente en una oficina de un edificio poco convencional. Un día, mientras explora un misterioso espacio en el ático de su lugar de trabajo, descubre una puerta secreta que lo lleva a la mente de John Malkovich, el emblemático actor. Al atravesar la puerta, Craig no solo puede experimentar la vida del famoso intérprete, sino que también puede controlar sus acciones por un breve período de tiempo.