Menacés par des monstres et des nazis, des enfants aux étranges pouvoirs sont protégés par leur professeure et un jeune garçon qui découvre ses propres dons.
Jacob, 16 ans, a été bercé par les histoires que lui racontait son grand-père, Abraham Portman. Quand son aïeul meurt devant ses yeux dans des circonstances mystérieuses, l'adolescent se rend sur l'île au large du pays de Galles sur laquelle Abraham a passé son enfance. Dans un orphelinat, dirigé par Peregrine Faucon, Jacob fait la connaissance d'Emma, qui est capable de voler. Comme elle, les enfants de la maison dispose de pouvoirs qui font peur aux humains. Miss Peregrine utilise une montre spatio-temporelle pour protéger l'école des bombes nazies. Mais des monstres, avides de récupérer les dons des enfants, viennent les menacer...
En adaptant le roman de Ransom Riggs, Tim Burton revient à un thème qui lui est cher, l'éloge de la différence, dans un film alliant suspense, humour et poésie.