Brian Finch, um artista de burnout e lutador de 28 anos, conhece o NZT-48, um medicamento maravilhoso que lhe dá acesso a cada neurônio em seu cérebro. Por doze horas, depois de tomar a pílula, ele se torna o indivíduo mais brilhante do planeta, pronto para revisar impecavelmente tudo sobre sua vida e apto para saltos tremendos de instinto e pensamento. Com o secreto senador dos EUA Eddie Morra fornecendo a ele uma injeção de insusceptibilidade para verificar os sintomas letais do NZT, Brian utiliza suas capacidades aprimoradas para ajudar a operadora do FBI Rebecca Harris. O FBI não pensa no tiro e Brian precisa lutar para manter os dois universos distintos.