Le brillant mais corpulent professeur Sherman Klump est sur le point de se marier avec sa collègue Denise Gaines. Pour s'assurer un avenir radieux, il met au point une formule génétique révolutionnaire qui suscite la convoitise. Malheureusement, son alter ego arrogant et ultra-mince, Buddy Love, réussit à se matérialiser indépendamment à cause d'une erreur de manipulation. Buddy menace alors de saboter le mariage de Sherman et de lui voler sa précieuse invention, forçant toute la famille Klump à intervenir.