Edward Jessup, chercheur à l'Université de Cornell, absorbe des hallucinogènes afin d'en étudier les effets. Des fantasmes liés à son enfance l'entraînent dans une quête de son identité. C'est entièrement métamorphosé qu'il ressurgira de cet univers.

À la mort de son père, Charlie Babbitt hérite d'une vieille Buick qu'il convoitait depuis longtemps, mais se voit spolié de quelque trois millions de francs versés à l'Institution psychiatrique Wallbrook au profit d'un bénéficiaire anonyme. Charlie se rend a Wallbrook et découvre l'heureux bénéficiaire. Il s'agit de Raymond, savant autiste, celui qu'il appelait dans son enfance Rain Man, qui représente ses seuls souvenirs heureux et qui n'est autre que son frère.