A New York. Le jour de la rentrée des classes, Eleanor et Fredrick Little se rendent à l'orphelinat local pour adopter un deuxième enfant. Le petit Stuart les séduit aussitôt. De retour chez eux, les Little le présentent à leur fils et à leur chat. Ceux-ci n'en reviennent pas : Stuart est une souris...
Un petit garçon de huit ans se lie d'amitié avec un robot géant d'origine extraterrestre. Mais leur belle amitié est mise en péril par le gouvernement, rendu paranoïaque par la Guerre Froide, qui cherche à détruire par tous les moyens possibles cette menace venue du ciel...
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