La cinta sigue los pasos de Jacob Portman (Asa Butterfield), un joven de 16 años que persigue una serie de pistas escondidas en una misteriosa isla. Su abuelo Abraham muere de manera extraña pero todas sus aventuras residen en la memoria del chico. Al comienzo de su exploración, Jacob descubre las ruinas de Miss Peregrine, uno de los lugares donde residió su abuelo. Allí conoce a Emma Bloom (Ella Purnell), una chica con una belleza inigualable que tiene la capacidad de controlar el fuego. Tras su encuentro, ambos viajan en el tiempo hasta 1940 para poder conocer a Miss Peregrine (Eva Green), la directora del orfanato en ruinas que, junto a los demás huérfanos, vive atrapada en el tiempo en una especie de bucle temporal. El protagonista se aloja en un bar cercano, donde descubre la existencia de los “huecos” y de los monstruos que asesinaron a su abuelo pero ¿y si también él fuera un niño peculiar? ¿Y si sólo él pudiera verlos?