Inventeur farfelu et malchanceux, Wayne Szalinski essaie, depuis des années, de mettre au point un procédé de miniaturisation. S'il bénéficie de l'indulgence de sa femme Diane et de ses enfants Amy et Nick, il n'en est pas de même avec ses voisins. Big Russ et Mae Thompson, ainsi que leurs deux garçons, Little Russ et Ron, sont en effet déroutés par son comportement. Un jour, une balle de base-ball, lancée par Ron dans le laboratoire de Wayne, déclenche l'appareil à miniaturiser qui se met à fonctionner correctement réduisant à une taille lilliputienne les quatre enfants, entrés l'un après l'autre dans la pièce...