科德海角东，约翰和尼奥米•卡拉森夫妇在退役游艇“因缘玫瑰”号上耐心等待着。他们是“人类繁荣计划”一期项目的二十对“客户”之一（基金会强调：是客户，不是病人！），心怀忐忑，既期待自己后裔的美好未来，又怀疑自己会沦为弗兰肯斯坦怪物的最新版本。
此前，他们的一个孩子死于遗传病，另一个死于脑膜炎，因此他们比任何人都更清醒地认识到，人类基因有多么不完善。直到有一天，天才科学家和亿万富翁利奥•德托博士敲响了卡拉森夫妇的门，向他们解释“人类繁荣计划”的奥义。
几百万年来，依靠随机进化而产生的人类基因库中，包含了大量冗余片断和有害内含子，其表达有赖于不同的诱导，因此不可能通过自然淘汰消除。尼奥米的基因库中就潜伏着肾上腺瘤的危险基因，她自己对此一无所知，但完全可能在后裔的身上表达出来。德托博士的“人类繁荣计划”将科学地清理人类基因库，将进化过程从自然选择中解放出来，产生高速进化的新人——“设计人类”，他们会将传统人类远远抛在后面。
《今日美国》爆出头条新闻：“设计婴儿横空出世！”约翰一时成为媒体追逐的对象。极端组织认为“人类繁荣计划”亵渎神明，将会引来世界末日，遂发起全球暗杀活动。与卡拉森夫妇同为此计划“客户”的乔治和安吉丽亚夫妇、博罗维茨夫妇相继惨遭毒手，约翰和尼奥米只得隐居罗切斯特，生下了双胞胎菲比和卢克。
三年来，卡拉森夫妇和德托博士为教养这两个“新人类”费尽了心血。孩子的表现本应该让他们骄傲，但他们还是时刻提心吊胆，不知道意外会在什么地方发生。
不可避免的一天终于来临：尼奥米发现孩子们失踪，火急火燎，以为极端组织下手了。 “设计婴儿被绑架！”所有的报纸齐声惊呼，警方表示无能为力。卡拉森夫妇收到菲比和卢克从迪拜发来的电邮，急忙赶往中东。然而，迎接他们的人不是绑匪，而是老朋友德托博士。
德托告诉他们，菲比和卢克的智力发育远远超过了旧人类。虽然身体只有三岁，智力早已达到世界顶级科学家也无法理解的层面。他们是自愿离家出走的，在中东地下建立研究基地，以免引起旧人类的嫉妒和迫害。卡拉森夫妇承受不了第三次的丧子之痛，企图劫持菲比和卢克，却被两个孩子轻易制止。约翰和尼奥米流着眼泪回到家里，却发现菲比和卢克神奇地出现在面前。孩子们告诉父母，他们已经不再需要任何人，但不会忘记自己父母的养育之恩。探望二老以后，他们还会回到基地，研究改变世界的计划。此时此刻，约翰和尼奥米不知应该为自己而欣慰，还是应该为旧人类而惶恐……