태어날때부터 남달리 깜찍하고 총명한 소녀 마틸다에게는 너무나 안 어울리는 가족이 있다. 중고차 매매업을 하는 아버지는 사기꾼에 가깝고, 어머니는 돈에만 관심있는 허영으로 똘똘 뭉친 여자다. 이들은 마틸다의 천재성을 발견하기는 커녕 그녀에게 바보같은 TV를 억지로 보게 하고 읽고 있는 책마저 빼앗아 던져버린다. 마틸다는 네살때부터 도서관을 찾아가 그곳에 있는 책을 닥치는대로 읽기 시작한다. 그녀는 책 속의 주인공과 벗하며 꽃이 만발하고 나무가 우거진 예쁜집에서 그네를 타며 사는 꿈을 꾼다.

6살이 되던 해 마틸다를 성가시다고 느낀 그녀의 아버지는 딸을 이상한 학교에 입학시킨다. 이 학교는 한마디로 공포 분위기. 왕년의 올림픽 투포환 선수였던 트런치불 교장은 아이들을 어둡고 좁은 방에 가두는가 하면, 공처럼 집어 던진다. 그러나 세상에는 밝은 면도 있는 법. 착하고 아이들을 진심으로 사랑하는 마틸다의 담임 선생님 미스 허니와 친구들 덕분에 마틸다는 학교 생활이 즐겁기만 하다. 어려운 수학 문제를 척척 푸는가 하면 가끔 초능력을 발휘해 교장을 골탕먹이기도 한다.

한편 허니는 불행한 과거가 있는데 그것은 바로 교장인 트런치불이 자신의 이모이고 그녀가 허니 아버지의 모든 재산과 학교마저 다 빼앗아 버린 것. 이제 마틸다는 친구들과 함께 아이들을 귀찮고 쓸모없는 존재로 취급하는 트런치불 교장 쫓아내기 작전을 세우는데...