A la suite d'une expérience ratée, un scientifique se métamorphose progressivement en mouche géante, semant bientôt le désordre dans son entourage.
Lors d'un congrès scientifique, Seth Brundle, un séduisant chercheur en biologie, rencontre Veronica, une journaliste, et l'invite à venir admirer chez lui l'invention qu'il a mise au point : un téléporteur, une machine qui a la faculté de décomposer la matière puis de la reconstituer molécule par molécule. Seth, après avoir réussi un certain nombre d'essais, dont un sur un singe, décide d'être le prochain cobaye. Il entre dans le premier "télépôle" et commande la manoeuvre. Il n'a malheureusement pas vu qu'une mouche s'est glissée avec lui dans l'habitacle. La téléportation est tellement réussie que Seth et l'insecte sont synthétisés en un seul être. Pour Seth commence alors une douloureuse mutation et pour Veronica, devenue entretemps sa compagne, un cauchemar sans fin...
A partir d'une excellente idée, un film d'amour très réussi, dans sa première partie, mais qui vire sur la fin à l'horreur facile. Les maquillages de Chris Walas obtinrent un Oscar en 1987.