故事发生在20世纪康涅狄格州的三河市，多米尼克（马克·鲁法洛 Mark Ruffalo 饰）是一个陷入了水深火热之中的男人。他曾经拥有一个幸福美满的家庭，却因为刚刚出生的孩子的意外死亡而导致了和妻子之间感情的破裂，不仅如此，多米尼克的弟弟托马斯（马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）患有妄想型精神分裂症，常常会做出伤害自己的举动，需要身为哥哥的多米尼克处处提防。

本片根据纽约市的英籍神经医师奥利佛·萨克斯（Oliver Sacks）的同名回忆录改编。1969年，羞怯内向但对实验充满热忱的脑科医生马尔科姆·塞尔（罗宾·威廉姆斯 Robin Williams 饰）来到纽约市布朗克斯区一家医院，对院内的强直性昏厥证患者进行治疗。在护士埃莉诺（朱莉·卡夫娜 Julie Kavner 饰）的帮助和鼓励下，塞尔医生对病人大胆用药，使一群昏厥几十年的患者重获新生，尤其对患者伦纳德·洛（罗伯特·德尼罗 Robert De Niro）效果尤为明显。但令人意外的是，患者们在苏醒后不久，又纷纷出现了病情恶化的趋势……