O sonhador de bom coração, Larry Daley (Ben Stiller), apesar se ser um azarado, sonha que o destino lhe reserva algo de grandioso.
Mas, nunca tinha imaginado que seria assim tão extraordinário ao aceitar o que parecia ser um emprego menor como segurança nocturno do Museu de História Natural.

Durante o turno de Larry coisas espantosas começam a acontecer…
Índios, gladiadores romanos e “cowboys” saiem repentinamente dos seus locais e travam batalhas épicas.
Na sua busca pelo fogo, o Neandertal incendeia o seu próprio expositor; Atila, o huno, assalta os seus vizinhos do lado, e o T-Rex relembra a todos porquê que é o predador mais feroz da História.

Durante o caos, a única pessoa a quem Larry pode pedir ajuda é à figura de cera do Presidente Teddy Roosevelt (Robin Williams) que ajuda o nosso herói a salvar o Museu.