דוני דארקו (ג'ייק ג'ילנהול) הוא נער מתבגר המתקשה להשתלב בחיי היומיום של עיירה אמריקאית שקטה. חייו משתנים באופן דרמטי כאשר הוא מתחיל לשמוע ולתקשר עם ארנב ענק בשם פרנק, שמנחה אותו לבצע מעשים אלימים ומסוכנים. דוני מתמודד עם תחושות של ניכור, בלבול וחרדה, בעודו מנסה להבין את משמעות המסרים המוזרים שמגיעים אליו מהארנב המסתורי. באחת מהאירועים הדרמטיים ביותר, מנוע מטוס מתרסק לתוך חדרו, אך דוני ניצל בנס, מה שמעמיק את תחושת הקשר שלו לעולם העל-טבעי ולגורל שלו.
הסרט חושף שכבות אפלות של התרבות האמריקאית דרך עיניו של דוני, ומציג את הקונפליקטים הפנימיים והחיצוניים שלו עם משפחתו, בית הספר והחברה. דוני מתמודד עם שאלות של זהות, גורל ומציאות, כאשר סביבו מתרחשות תופעות לא מוסברות שמשבשות את סדר היום הרגיל. דמויות כמו הוריו, אדי דארקו (הולמס אוסבורן) ואליזבת דארקו (מגי ג'ילנהול), וכן חברתו גרטשן רוס (ג'נה מאלון), ממלאות תפקידים משמעותיים בהתפתחות העלילה ובהבנת מצבו הנפשי של דוני. הקשר בין דוני לפרנק הוא מורכב ומעורר תהיות על גבולות הזמן, המציאות והדמיון. דוני מוצא את עצמו בין שתי עולמות – העולם המוכר והמציאות המוזרה שמכתיבה לו הארנב הענק. הסרט בוחן את ההשפעות של אירועים טראומטיים על הנפש הצעירה, ואת הקושי למצוא משמעות וסדר בעולם כאוטי ומסוכן. דוני דארקו נאלץ לבחור כיצד להתמודד עם הכוחות המסתוריים שמניעים אותו, כאשר גורלו והשלווה של הסובבים אותו תלויים בהחלטותיו.
