Ученые доктор Штраусс и доктор Немюр придумали способ увеличения уровня интеллекта путем хирургической операция. Сначала эксперимент был проведен над мышонком (его и звали Элджероном). После успеха, эксперимент было решено провести на человеке.
Объектом эксперимента был избран Чарли Гордон, мойщик полов на заводе. С помощью операции уровень его IQ постепенно вырос с 68 до 200. На заводе над Чарли все издевались, но он, в силу своей отсталости, не понимал этого. Когда же, поумнев, он стал понимать, что его "друзья" просто надсмехались над ним, те перестали с ним общаться, а затем потребовали его увольнения (после того, как Чарли внес рационализаторское предложение, сэкономившее заводу кучу денег).
Обучение Чарли дается легче чем обычному человеку. Он с легкостью постигает науки и изучает языки. Вскоре он присоединяется к исследователям и начинает изучать теорию повышения уровня интеллекта.
Вскоре обнаруживается, что уровень интеллекта мышонка Элджерона начинает падать. Он становится агрессивным и через некоторое время умирает. После вскрытия стало ясно, что его мозг уменьшился, а извилины разгладились.
Уровень интеллекта Чарли становится выше, чем уровень интеллекта ученых, организовавших исследование. Когда у Элджерона начали наблюдаться признаки ухудшения, он видит ошибки исследователей и сам пытается найти решение проблемы.
Исследования Чарли показали, что после операции, разработанной Штраусом и Немюром, возврат к прежнему состоянию неизбежен. Он понимает, что скоро снова станет умственно отсталым.
Чарли отчаянно борется, и начинает понимать в каком направлении надо проводить изыскания, но ему не хватает времени, поскольку уровень его интеллекта начинает снижаться. Чарли испытывает глубокую депрессию и думает о самоубийстве, но острота его переживаний уменьшается вместе с интеллектом.
Его IQ становится в итоге даже немного ниже, чем был первоначально. Он возвращается к своей прежней профессии, хотя и боится, что теперь над ним будут смеяться больше, чем прежде. Прежние товарищи по работе, ранее всегда устраивавшие над ним злые шутки (они даже придумали выражение «валять Чарли Гордона»), а после операции отвернувшиеся от него, теперь относятся к нему с добротой и жалостью.