Państwo Wormwood (Danny DeVito i Rhea Perlman) i ich synek Michael (Brian Levinson) mieszkają w miłym miasteczku, w miłym domu, sami nie są jednak zbyt mili. Ale pewnego dnia powracają ze szpitala z ich nowo narodzoną córeczką Matyldą (Mara Wilson) i wszystko zaczyna się zmieniać. Już od pierwszych chwil jej życia okazuje się, że Matylda jest dzieckiem wyjątkowym. Zapominają bowiem zabrać ją do domu z samochodu, a mimo to ona nie popada w rozpacz. Jako roczne niemowlę potrafiła napisać swoje imię, w wieku trzech lat samodzielnie ubrać się i zadbać o siebie, w wieku pięciu lat - już czytała. Pewnego ranka tata idzie do pracy sprzedać używany samochód po zbyt wysokiej cenie, mama wybiera się na partyjkę bingo, a Michael do szkoły - Matylda w sekrecie przed wszystkimi rozpoczyna poszukiwania biblioteki, w tej rodzinie bowiem króluje telewizor, zamiast dobrej książki. Odtąd dziewczynka całe dnie spędza wśród książek. Po przeczytaniu wszystkich lektur dla dzieci, czyta literaturę dla dorosłych. W końcu szczęśliwa Matylda zostaje wysłana do szkoły, gdzie poznaje diaboliczną dyrektor pannę Tranchbull (Pam Ferris), ale też wspaniałą młodą nauczycielkę, pannę Honey (Embeth Davidtz). W szkole spotyka też nowych przyjaciół i odkrywa, że posiada nadprzyrodzone moce, dzięki którym potrafi zmienić nie tylko swoje życie.

Matylda (Mara Wilson) przychodzi na świat jako drugie dziecko Harry'ego (Danny DeVito) i Zinnii (Rhea Perlman) Wormwoodów. Małżonkowie mają już kilkunastoletniego syna Michaela (Brian Levinson), i właściwie nie oczekiwali kolejnego potomka. Toteż Matylda jest niechcianym dzieckiem, od samego początku rodzice traktują ją lekceważąco. Gdy wracają ze szpitala, pochłonięci ważniejszymi sprawami zapominają zabrać noworodka z samochodu. Płynie dzień za dniem, mijają miesiące i lata, a oni wciąż ledwie dostrzegają, że w ich domu jest jeszcze czwarty członek rodziny. Michael chodzi do szkoły, nieuczciwy Harry, który myśli tylko o tym jak oszukać klientów, pracuje jako sprzedawca samochodów, a Zinnia spędza czas grając w bingo albo oglądając telewizję i rozmawiając przez telefon. Matylda właściwie wychowuje się sama. Jest wrażliwym i zdolnym dzieckiem, lecz rodzice nie rozumieją jej potrzeb. Nie wiedzą nawet, ile ma lat i że nadszedł czas, by zaczęła chodzić do szkoły. W końcu Matylda rozpoczyna naukę. Nie jest to jednak szkoła jej marzeń. Rządzi w niej okrutna i despotyczna dyrektorka (Pam Ferris), która terroryzuje uczniów i nauczycieli. Na szczęście, bardzo zdolną dziewczynkę zauważa cierpliwa i wyrozumiała nauczycielka (Embeth Davidtz).