Kevin Flynn, ingénieur en électronique, a mis au point des jeux-vidéo dont le secret lui a été volé par un certain Dillinger, principal administrateur d'une grande compagnie spécialisée en informatique: ENCOM. Pour prouver la fraude, Flynn cherche à utiliser l'ordinateur sophistiqué d'ENCOM mais il se trouve happé a l'intérieur de l'appareil où il découvre un mini-monde surprenant. Les programmes de recherche y prennent forme humaine à l'image de leurs concepteurs. Placés sous la dictature tyrannique d'une mémoire de contrôle omnipotente, ils doivent s'affronter comme des gladiateurs dans des jeux électroniques. Flynn entreprend de s'attaquer au cerveau central.