Die schüchterne Molly Mahony (Nathalie Portman) arbeitet als Managerin in dem zauberhaften Spielzeuggeschäft "Mr. Magoriums Wunderladen". Hier finden sich all die wunderbaren Dinge, die Kinderaugen zum Leuchten bringen: von fliegenden Autos, über tanzende Würfel bis hin zu einer Vielzahl an kuscheligen neuen Freunden ist alles geboten. Der wunderbare Spielzeugladen gehört dem liebenswert-verrückten Edward Magorium (Dustin Hoffman), einem Liebhaber von Spielzeug aller Art. Mit großem Herzen hat es Mr. Magorium auf 243 Jahre gebracht. Seit 114 Jahren gehört ihm der magische Spielzeugladen und ebenso lang erfüllt er die Herzen der Kinder mit Wunder und Magie.

Doch nun ist die Zeit für einen Wechsel gekommen und Mr. Magorium will seinen Spielzeugladen nur an eine Person übergeben: an Molly. Die ist jedoch alles andere als begeistert, bedeutet das doch eine Herausforderung, die sie sich selbst niemals zutrauen würde. Da Mr. Magorium sein Leben lang mehr auf kulinarische Köstlichkeiten oder ungewöhnliches Spielzeug als auf Rechnungen und Belege geachtet hat, engagiert er den Buchhalter Henry Weston (Jason Bateman). Henry ist ein ruhiger, junger Mann, der aussieht, als ob er noch nie in seinem Leben Spaß gehabt hätte und der in dem Wunderladen voller Geheimnisse und Magie sichtlich überfordert ist. Doch je näher Mr. Magoriums Abreise rückt, umso mehr verändert sich sein Spielzeugladen. Der einst so bunte und quirlige Laden wird immer grauer und dunkler. Nun liegt es an Molly und Henry, den magischen Spielzeugladen zu retten und dabei die Magie und den Glauben an sich selbst zu entdecken.