Will Rodman (James Franco) es un joven científico que está investigando con monos para obtener un tratamiento contra el alzheimer, una enfermedad que afecta a su padre (John Lithgow). Uno de esos primates, César, un chimpancé recién nacido al que Will se llevó a casa para protegerlo, experimenta una evolución en su inteligencia verdaderamente sorprendente. En el estudio del simio le ayudará una bella primatóloga llamada Caroline (Freida Pinto).