ニューヨークに住むラリー・デリー(ベン・スティラー）は、妻エリカに愛想をつかされて離婚、最愛の息子ニッキーは新しい父親にすっかりなつき、しかも失業中の身だった。自然史博物館の夜警の仕事に就いたラリーは、先輩の老警備員セシルから仕事を引き継ぎ、勤務初日を迎える。夜の12時、見回りを始めたラリーは、誰もいないはずの展示室から不思議な物音を聞く。音のする方へ行ってみると、なんとティラノザウルスの全身骨格が廊下の吸水機から水を飲んでいた。それだけでなく、モアイ像や原始人、動物たちや西部開拓時代のジオラマなど、博物館の展示物が次々と生き返り、勝手気ままに動き出していた。
