Frente al Central Park de Nueva York está ubicado el Museo de Historia Natural.Lo más llamativo de este lugar es el Tiranosaurio Rex que se puede observar desde el hall central. Es este el escenario que el director Shawn Levy escogió para realizar su filme -protagonizado por el cómico Ben Stiller- llamado «Una Noche en el Museo».
La trama transcurre en torno a Larry Daley (Ben Stiller) un hombre divorciado y padre de un niño de 11 años, que no tiene empleo y necesita urgentemente conseguir uno. Es tanta su desesperación que termina por aceptar el trabajo de guardia nocturno en el Museo de Historia Natural. Es allí donde otros guardias más antiguos le aconsejan: «no permitas que nada entre ni salga de este museo durante la noche»… Larry no logra entender bien a qué se refieren con que nada salga, pero no hay tiempo para explicaciones.
El protagonista nunca imaginó que viviría su peor pesadilla pues será testigo de cómo las piezas del museo, tanto los animales como los humanos disecados, cobrarán vida y saldrán ferozmente de sus vitrinas. El Tiranosaurio, un mamut y hasta los hombres de neanderthal recorrerán los pasillos del edificio provocando insólitas situaciones como la guerra que le declaran los habitantes del Imperio Romano a los del Viejo Oeste Norteamericano, cada grupo con sus líderes respectivos (Steve Coogan y Owen Wilson). Por su parte el Tiranosaurio se encargará de confirmar porqué es uno de los depredadores más temidos de la historia, entre otras muchas historias que ocurrirán en la terrible noche del protagonista.
De esta forma, la primera jornada de trabajo de Larry se transforma en una experiencia que nunca podrá olvidar. Rebecca (Carla Gugino), una historiadora que trabaja de guía dentro del museo junto con la imagen fundida en cera del ex presidente de los Estados Unidos, Teddy Roosevelt (Robin Williams) serán los aliados de Daley en su inolvidable noche.