Matilda Wormwood (Mara Wilson) es la hija menor de Harry (Danny DeVito) y Zinnia Wormwood (Rhea Perlman), una pareja de gruñones con poco tacto que no sólo presentan gran favoritismo por el caprichoso y maleducado Mikey (Brian Levinson), el hijo mayor del par, sino que además se esmeran en destacar todos y cada uno de los errores y fallas de la pequeña.

Acostumbrada a los rechazos y al maltrato de sus padres, Matilda ha aprendido a refugiarse en los libros y en los estudios para sobrellevar su gran soledad. Los libros se han convertido en los mejores amigos de la dulce chica que no ve llegar la hora de poder estudiar y aprender todo lo que el mundo le tiene que ofrecer.

Finalmente llega el momento de ir a la escuela y Matilda es enviada a Crunchem Hall, un internado súper estricto bajo el mando de la muy autoritaria y cruel Srta. Agatha Trunchbull (Pam Ferris), una despiadada mujer que se ha cansado de la compañía de los niños y que además no tiene ni la más mínima vocación para la enseñanza.

Es en este lugar donde la pequeña Matilda se concentrará más aún en cultivar y trabajar su mente, hasta el punto de desarrollar poderes telequinéticos, y sólo la dulce y compresiva Srta. Honey (Embeth Davidtz) le enseñará  a sacarle provecho a sus nuevas habilidades.