Middlesex en Virginie, durant la campagne présidentielle de 1988. Adolescent étrange, Donnie Darko a des hallucinations et entretient une relation très forte avec Frank, un ami invisible pour les autres, qui prend la forme d'un lapin géant à l'allure angoissante. Dans la vie réelle, il s'entend mal avec ses parents et ses professeurs mais goûte fort la compagnie de Gretchen, une camarade de classe. Un jour, un avion s'écrase sur sa chambre, le laissant bizarrement indemne. Peu à peu, la certitude que la fin du monde est proche s'installe en lui...