물체 축소 연구에 몰두하던 웨인즈 교수는 계속되는 실패에도 불구하고 언젠가 자신의 꿈을 이루리라 확신한다. 그런데 그가 외출한 사이 야구공을 주으러 온 옆집 아이들 러스와 론, 그리고 웨인즈 교수의 두 남매 에이미와 닉이 야구공으로 인해 작동된 축소기에 의해 몸 크기가 6mm로 작아진다. 이를 모르는 '웨인' 교수는 이들을 뒷마당 쓰레기통에 버려버리고, 이때부터 이 4명의 아이들은 집으로 돌아가기 위해 거대한 뒷마당의 잔디숲을 횡단하는 대모험을 벌인다.