父の葬儀へ出るため、故郷・シンシナティへ戻ったチャーリー（クルーズ）は、全遺産は謎の人物が相続したと知らされる。過去20年精神病院で生活を続けるその男（ホフマン）は、彼の実の兄だった。衝動的に男を病院から連れ出し、Ｌ.Ａ.へ向かうチャーリー。路中、彼・レイモンドこそ、子供の頃自分を慰めてくれた空想上の心の友達、レインマンだったのだと知る・・・。