뉴욕 빈민거리에 사는 빵가게 점원 “찰리 고든”은 32살인데도 지능이 어린아이 수준에 불과하다. 그가 살아온 인생은 비웃음과 욕지거리로 얼룩진 시간들이었다. 그러나 찰리는 좌절하지 않고 읽고 쓰는 법을 배우기 위해 매일 밤 앨리스의 학급에서 열심히 공부를 계속한다. 어느 날, 찰리에게 꿈같은 일이 생긴다. 저명한 대학교수가 그의 지능을 향상시켜 주겠다는 뜻밖의 놀라운 제의를 해온 것이다.

찰리가 해야 할 일은 매일 보고서를 쓰고 테스트를 받는 것. 테스트의 경쟁상대는 기가 막히게도 앨저넌이라 불리는 하얀 생쥐였다. 그러나 찰리는 뇌외과 수술로 초지능을 갖게 된 앨저넌에게 기묘한 친밀감을 느끼기 시작한다.

수술은 대성공. 드디어 찰리는 주위의 탄성을 받으면서 천재로 빠르게 변모해나가며 제2의 인생을 시작한다. 그때 자신보다 먼저 수술을 받았던 생쥐 앨저넌에게 이변이 생긴다. 찰리는 천재의 직관과 치밀한 분석력으로 앨저넌에게 생긴 변화를 해석해낸다. 그것은 충격이었다. 앨저넌에게 일어난 변화는 얼마 뒤 찰리 자신의 몸 안에서도 일어난다. 육체와 정신의 급격한 퇴행작용이 시작된 것이다. 결국 IQ70의 빵가게 점원에서 IQ180의 천재가 되는 시간은 너무나 짧았다. 따라서 행복을 누릴 수 있는 시간도 너무나 짧았다.