The Last Mimzy vertelt het verhaal van twee kinderen, Emma en Noah, die een raadselachtige kist ontdekken met vreemde spullen, die ze voor speelgoed aanzien.
Naarmate de kinderen het vermeende speelgoed gebruiken, bereiken ze een almaar hoger niveau van intelligentie.
Hun leraar weet de ouders te melden dat ze regelrecht op het stadium van genialiteit lijken af te stevenen.
Thuis beginnen ze ondertussen ook het vreemde van de gebeurtenissen in te zien. Emma verklapt haar verbaasde moeder dat een van de speeltjes, een knuffelkonijn, blijkbaar Mimzy heet en haar "dingen leert".