Der verbitterte New Yorker Polizist John Sullivan hat sich eben von seiner großen Liebe Samantha getrennt. Im TV wird über neue Thesen zur Raumzeit-Krümmung (durch Masse, Strahlung oder Druck), verschiedene Dimensionen, Zeitlinien sowie Parallelwelten berichtet. Gleichzeitig verursachen ungewöhnlich starke Sonnenstürme auf der nördlichen Halbkugel der Erde des Nachts Polarlichter, die am Himmel aufleuchten. Dabei nimmt John mit dem alten Funkgerät seines Vaters Kontakt mit einem Unbekannten auf. Einige Unterhaltungen führen zu der Schlussfolgerung, dass Johns Gesprächspartner in der Vergangenheit lebt, und zwar 30 Jahre zurück. Es wird klar, dass es sich bei dem Gesprächspartner um Johns Vater Frank handelt. Frank war Feuerwehrmann und ist bei einer Rettungsaktion ums Leben gekommen, als John noch ein kleines Kind war.

In der Zukunft steht die Menschheit kurz vor der Auslöschung. Angst und Isolation haben die menschliche Seele vergiftet, sodass ein genialer Wissenschaftler die einzige Rettung darin sieht, Mimzys in die Vergangenheit zu schicken, um eine reine menschliche Seele aufzuspüren. So finden die Geschwister Noah und Emma Wilder am Strand ihres Sommerhauses in Whitby eine Box im Wasser. Sie finden darin einen leuchtenden Kristall. Sie verheimlichen ihren Fund vor der Mutter und entdecken nachts, dass noch mehr in der Box war: Einige Steine, die Emma schweben lassen kann, und ein Plüschtierhase, den Emma Mimzy nennt. Nach und nach werden Noah und Emma immer intelligenter und entwickeln unterschiedliche Fähigkeiten wie Supergehör, Superblick, Telepathie, Telekinese und Teleportation.