Quelque chose est en train de se détraquer dans l'univers et Charles, enfant hypersensible, surdoué, tombe malade. Sa sœur Meg et leur ami Calvin s'embarquent dans un voyage époustouflant au cœur des cellules du petit garçon. Soutenus par d'étranges créatures surnaturelles, ils livrent une bataille terrifiante dont l'issue déterminera le sort de l'humanité.