Sammy Fabelmans, groeit op in het Arizona van na de Tweede Wereldoorlog. Hij ontdekt op jonge leeftijd zijn passie voor film, tot grote vreugde van zijn creatieve moeder, Mitzi. Sammy's vader daarentegen ziet het meer als een hobby. In de loop der jaren legt Sammy de avonturen van zijn familie vast op beeld en ontwikkelt hij zich als regisseur van amateurfilms met zijn zussen en vrienden in de hoofdrol. Op zijn 16e ontdekt Sammy een hartverscheurende waarheid over zijn moeder die de familiedynamiek voorgoed verandert.