Middlesex, Iowa, 1988: Donnie Darko (Jake Gyllenhaal) ist auf den ersten Blick ein typisch amerikanischer Teenager, ausgestattet mit einem scharfen Intellekt, lebhafter Fantasie und einer weltmüden Weisheit, doch ebenso introvertiert und emotional labil pflegt er eine Freundschaft mit Frank, einem riesigen Kaninchen, dass nur er sehen kann. Als Donnie eines Nachts von seinem imaginären Freund geweckt wird, der ihm offenbart, dass der Weltuntergang kurz bervorsteht, entgeht er um ein Haar einem Unfall, der tödlich hätte enden können. Von da an wird Frank zu Donnies ständigem Begleiter und provoziert eine Reihe von Ereignissen, die in der Kleinstadt für jede Menge Ärger sorgen. Doch was steckt wirklich hinter der Stimme in Donnies Kopf?
