Avant de remiser définitivement sa machine infernale, Wayne ne peut s'empêcher de la revoir une dernière fois et la catastrophe se produit : il s'est rétréci ainsi que son frère et leurs épouses. Une grande panique s'ensuit et les parents lilliputiens s'évertuent d'attirer l'attention des enfants.

3 ans après avoir rétréci ses enfants, Wayne Szalinski a retrouvé un poste dans un laboratoire du Nevada, où il travaille sur un rayon de dilatation des molécules au Nème degré. Mais le projet lui est retiré. Frustré, il va expérimenter le rayon chez lui et, par mégarde, transformer accidentellement son petit dernier, âgé de 2 ans, Adam, en un véritable Godzilla en culottes courtes...

Le facétieux professeur Wayne Szalinski a encore transformé sa maison en un vaste laboratoire et sa famille en cobayes. Sa dernière trouvaille : un rayon laser, capable de rétrécir les objets. Ses enfants, Amy et Nick, ainsi que leurs copains, Ron et Russ, en font malencontreusement l’expérience. Les voici réduits à la taille du Petit Poucet, confrontés à la jungle du jardin, où le moindre brin d’herbe prend des allures de baobab.