天才少年理查德（邁爾斯·特勒 Miles Teller 飾）憑借物體傳送裝置的發明得到正研究量子門的富蘭克林•斯通的賞識，他將理查德招至麾下，通過和維克多（托比·凱貝爾 Toby Kebbell 飾）、約翰尼（邁克爾·B·喬丹 Michael B. Jordan 飾）、蘇珊（凱特·瑪拉 Kate Mara 飾）等才華橫溢的青年們的通力合作，量子門的研究終於取得突破性進展。不久之後，不甘成果被政府攫取的年輕人們叫上理查德的朋友本（傑米·貝爾 Jamie Bell 飾），偷偷潛入那個未知的世界探險，誰知卻被神秘的能量所感染。在此之後，他們擁有了身體伸縮、控制火焰、巖石化以及隱形等能力。
為了能過回復從前的樣子，年輕人們再次走向量子門，而對面的世界還有一個當初被丟下的同伴等待著他們……