Middlesex, Iowa, 1988. Donnie Darko est un adolescent de seize ans pas comme les autres. Introverti et émotionnellement perturbé, il entretient une amitié avec un certain Frank, un lapin géant que lui seul peut voir et entendre...
Michael Johnson et sa soeur Caroline reviennent dans la ferme de leur enfance régler la succession de leur mère, Francesca. Ils vont découvrir tout un pan de la vie de leur mère ignoré de tous, sa brève, intense et inoubliable liaison avec un photographe de passage.