Kevin Flynn (Jeff Bridges) é um gênio da informática que, um dia, desapareceu sem deixar vestígios. Seu filho Sam (Owen Best), na época com sete anos, é criado pelos avós e a empresa de Flynn, a Encom, é gerenciada pelos demais acionistas. Já com 27 anos, Sam (Garrett Hedlund) não quer assumir o controle da empresa e prefere boicotá-la uma vez por ano. Um dia o braço direito de seu pai, Alan Bradley (Bruce Boxleitner), recebe um bipe, o que faz com que Sam vá até o local onde Kevin tinha uma série de consoles de videogame. Lá Sam encontra uma passagem secreta, que o leva a uma câmara onde está o último trabalho de seu pai. Sam o aciona e é levado a outro mundo, tecnológico, habitado por programas de computação.