En un pequeño pueblo costero, donde los días de verano parecen no tener fin, una joven llamada Lucy ha decidido tomarse un respiro de su ajetreada vida urbana y regresar a su hogar familiar. La idea es simple: relajarse en la playa, disfrutar del sol y olvidarse del estrés del trabajo. Pero lo que Lucy no esperaba era toparse con su viejo amor de la infancia, Jack, un surfista local que nunca se fue del pueblo y que ha vivido la vida que Lucy siempre anheló.

En una noche mágica en el Museo de Historia Natural de Nueva York, Larry Daley, el guardia nocturno más genial de la historia, descubre que la magia que da vida a las exposiciones está empezando a desvanecerse. Tras una serie de eventos peculiares y cómicos, se entera de que el secreto que mantiene todo en movimiento reside en un antiguo artefacto que no solo hizo posible la magia, sino que también necesita un “retoque” urgente.

En un mundo donde la calma aparente es solo una fachada, un científico llamado Joe Brody lleva años obsesionado con un desastre en una central nuclear en Japón que cambió su vida para siempre. Cuando su esposa, también trabajadora de la planta, fallece en el incidente, Joe se dedica a investigar los misterios que rodean la tragedia, convirtiéndose en un paria para su familia y su comunidad.