Will Rodman (James Franco)
adalah seorang ilmuwan yang bekerja di Gen-Sys; sebuah perusahaan besar yang
bergerak di bidang farmasi. Di Gen-Sys, Will melakukan riset genetik untuk
mengembangkan suatu obat yang dapat mengembalikan jaringan otak manusia yang rusak.
Obat dalam bentuk virus jinak yang dinamakannya ALZ-112 diharapkan mampu
memperbaiki sel-sel otak yang rusak. Dari riset itu, Will berkomitmen untuk
menemukan obat Alzheimer, penyakit yang selama ini diderita ayahnya, Charles
Rodman (John Lithgow). Usaha Will ini nyaris membuahkan hasil. Salah seekor
simpanse yang dijadikan obyek uji coba berhasil merespon virus yang dimasukkan
ke dalam sistem tubuhnya. Efek dari virus ini menjadikan simpanse betina yang
diberi nama Bright Eyes memiliki intelijensi yang lebih dibanding binatang
primata lainnya. Sayangnya, sebuah insiden terjadi dan mengakibatkan Bright
Eyes tewas dan riset Will terpaksa dihentikan.
Rupanya sebelum tewas, Bright Eyes melahirkan
seekor bayi simpanse jantan. Untuk menyelamatkan bayi simpanse tersebut, Will
mengeluarkannya dari lab dan membawanya pulang ke rumah. Will kemudian secara
diam-diam merawat bayi simpanse tersebut yang dikemudian hari diberinya nama
Caesar (Andy Serkis). Ternyata efek dari virus jinak itu diturunkan oleh ibunya
kepada Caesar sehingga menjadikan Caesar tumbuh dengan kecerdasan yang luar
biasa. Terinspirasi oleh hal yang tak terduga itu, Will diam-diam mengambil
sampel ALZ-112 dari lab Gen-Sys dan melanjutkan risetnya di rumah dengan
menggunakan ayahnya dan Caesar sebagai percobaan. Hari demi hari, Caesar
semakin cerdas melebihi para simpanse pada umumnya, sementara ayahnya berangsur
pulih. Ikatan emosional pun tumbuh antara Caesar dengan Will dan ayahnya,
Charles. Dalam perkembangannya, Will bertemu Caroline (Freida Pinto),
primatologist yang menangani Caesar. Hubungan asmara pun terjalin di antara
keduanya.