Ларри Дэйли — неудачливый изобретатель, который не может удержаться ни на одной работе. Он находится на грани отчаяния: бывшая жена грозит увезти их сына Ника в другой город, если Ларри не найдёт стабильную работу и жильё. В поисках последнего шанса он устраивается ночным сторожем в Музей естественной истории в Нью-Йорке.
Его предшественники, пожилые охранники Сесил Фредрикс, Гас и Реджинальд, проводят для него быстрый инструктаж. Они выдают ему толстую инструкцию с тремя простыми правилами:
- Запирать всё на ночь.
- Не пускать посторонних.
- Никогда не оставлять пост.
Ларри воспринимает это как лёгкую подработку, но в первую же ночь его жизнь меняется навсегда.
Когда часы бьют полночь, по всему музею начинает происходить нечто невероятное благодаря древнему артефакту — Золотой пластине Акмен Ра. Под её действием все экспонаты оживают: скелеты динозавров, чучела животных, миниатюрные фигурки из диорам и даже восковые статуи исторических личностей.
Ларри в панике пытается навести порядок. Он знакомится с ковбоем Джедедайей из диорамы «Дикий Запад», фараоном Ахкменрой (который говорит только по-древнеегипетски) и обезьяной-капуцином Декстером, которая крадёт у него ключи.
В течение ночи Ларри встречает множество колоритных персонажей:
- Теодор Рузвельт (восковая фигура): мудрый лидер, который объясняет Ларри суть происходящего. Он становится его наставником.
- Аттила: свирепый предводитель гуннов, поначалу враждебный, но потом привязывающийся к Ларри.
- Октавиус и Джеди: крошечные римский полководец и ковбой, ведущие бесконечную войну друг с другом.
- Дрэкс и Сакаджавея: другие обитатели диорамы Дикого Запада.
Утром Ларри обнаруживает, что всё возвращается на свои места, и думает, что сошёл с ума. Однако сын Ник верит отцу и приходит следующей ночью, чтобы помочь ему. Вместе они пытаются приручить гигантского тираннозавра Рекси, используя косточку как приманку.
Пожилые охранники Сесил, Гус и Реджинальд оказываются не так просты. Они планируют украсть Золотую пластину, чтобы продать её на чёрном рынке. Зная о магии музея, они дожидаются, пока Ларри уйдёт с поста, пробираются внутрь и похищают артефакт.
Как только пластина покидает музей, вся магия исчезает. Экспонаты начинают превращаться в безжизненные фигуры. Ларри понимает, что должен вернуть пластину до рассвета, иначе все его новые друзья исчезнут навсегда.
Ларри, Тедди Рузвельт, Аттила, Джедедайя и обезьяна Декстер преследуют воров до Национального архива. Происходит захватывающая битва, в которой исторические личности используют свои уникальные навыки. Например, крошечный Октавиус верхом на собаке совершает дерзкий прыжок, чтобы отвлечь врага.
В итоге Ларри удаётся перехитрить Сесила и вернуть пластину. Он приносит её обратно в музей, и магия восстанавливается за секунду до восхода солнца.
На следующий день Ларри решает уволиться, считая, что такая работа слишком опасна. Но, увидев, как счастливы посетители музея, взаимодействуя с ожившими экспонатами (которые теперь ведут себя тихо днём), он меняет своё решение. Он использует свои изобретения, чтобы улучшить экспозицию, и становится лучшим ночным сторожем в мире, показывая сыну, что быть немного странным — это нормально.