故事围绕一群曾在NIMH（国家智能研究中心）参与实验的小老鼠展开，人们利用它们进行智力开发等实验。实验颇为成功，老鼠们拥有了近似人类的智商，于是策划出逃，过程中一只勇敢的老鼠不幸牺牲……不过本片故事并非聚焦于此，而是讲述这位英雄老鼠的妻子如何无畏艰险保护自己孩子。家中小老鼠重病缠身，鼠妈妈想方设法为孩子寻医问药。途中，她邂逅善良的乌鸦，还险些沦为坏猫的口中餐。历经一番冒险，她终于成功将药带回了家。然而，她的冒险就此结束了吗？她的孩子真的能得救吗？