天性与后天的培养究竟哪个更重要？本·莫林和妻子凯瑟琳·奥尼尔都是备受尊敬的科学家，两人进行了一项他们认为能改变人类对自己身份认知的实验：用与三个孩子遗传的天性相悖的方式抚养他们，最终证明后天对孩子的抚养可以胜过孩子先天的天性。他们希望证明人都具备达成任何成就的潜能。本和凯瑟琳在实验中发现了家庭的可贵，比起实验的科学真相，后者微不足道。
1977 年，本和凯瑟琳这两位受人尊敬的科学家辞去工作岗位，进行人类身份实验。他们的目标是抚养三个与遗传倾向相反的孩子，以证明教养对先天的最终力量。
父母从格茨那里得到资金来进行他们的实验。孩子们在家接受教育，以最大限度地控制学习。格茨聘请的萨姆索诺夫是一名前奥运会运动员，也是一名训练有素的心理学家，他帮助照顾孩子们，并定期记录日志向他汇报。
卢克是他们的亲生孩子，从小就被培养成有艺术天赋的。鼓励他对情况和情绪做出艺术性的反应。玛雅人是从学习水平较低的人那里收养的，后来被培养成具有很高的学术水平。她接受了特殊的饮食以促进智力发展。莫里斯出身于愤怒、好斗的民族，从小就被培养成一个和平主义者。他每天冥想。
每六个月，格茨都会来拜访和测试。在 12 周年之际，他收到了一个警告，要求他尽快取得更好的成绩，否则他将终止这项工作。
在一位心理学家朋友带孩子们进行一日游后，孩子们认为他们很正常，于是开始计划开车逃跑。随后格茨又加大压力，导致本用极端的方式教导玛雅，结果越滚越大，与凯瑟琳发生了激烈的争吵，孩子们又试图开车逃跑。它们在高速公路上造成了巨大的堆积，促使社会服务部门接管它们。
格茨威胁他们，坚称他们要么向他支付超过一百万的违约金，要么签署一份让他撰写有关实验的授权书。这本书出版后，孩子们感到震惊和羞辱，他们的父母试图将他们赶出学校。当他们不成功时，他们去了格茨家，本用铲子打了他的脸。本被判入狱，但不久后就被释放了，这要感谢特里德克夫人，不久之后他们被卢克邀请观看一段视频剪辑，表明一切都被宽恕了。
在结尾，我们发现卢克已经成为一名电影导演，玛雅选择探索世界并成为动物解放阵线的活动家，莫里斯是女子摔跤联合会的律师。他们的父母虽不在一起，但和睦相处，享受着七个孙子。