À la mort de son père, Charlie Babbitt, jeune vendeur de voitures de Los Angeles, se voit déposséder de son héritage. Le défunt père a légué presque toute sa fortune son frère aîné Raymond, dont il ignorait l'existence. Celui-ci est autiste et vit dans un hôpital psychiatrique de Cincinnati.

À la mort de son père, Charlie Babbitt hérite d'une vieille Buick qu'il convoitait depuis longtemps, mais se voit spolié de quelque trois millions de francs versés à l'Institution psychiatrique Wallbrook au profit d'un bénéficiaire anonyme. Charlie se rend a Wallbrook et découvre l'heureux bénéficiaire. Il s'agit de Raymond, savant autiste, celui qu'il appelait dans son enfance Rain Man, qui représente ses seuls souvenirs heureux et qui n'est autre que son frère.