Matilda est l’histoire fantaisiste d’une jeune fille brillante dont les parents insensés et ridicules ne remarquent pas ou ne se soucient pas que leur fille soit un génie. Les choses ne s’arrangent pas beaucoup pour Matilda une fois qu’elle va à l’école car la directrice de l’école est encore plus cruelle et absurde que ses parents. Heureusement, l’enseignante de Matilda se révèle être une alliée et quand Matilda entend la terrible histoire de la charmante Miss Honey, elle utilise ses capacités uniques pour aider d’une manière que seule Matilda peut.
Les parents de Matilda sont l’exact opposé des parents normaux. Au lieu d’avoir une trop haute opinion de leur enfant, ils la trouvent ennuyeuse et gênante. En réalité, Matilda est tout sauf ces choses, apprenant à lire à l’âge de trois ans et possédant un esprit comme une calculatrice. Lorsqu’elle découvre la bibliothèque du coin, un tout nouveau monde s’ouvre à elle et le bibliothécaire commence à lui fournir de la littérature classique pour adultes. Elle fait des farces à son père pour le punir chaque fois qu’il a une crise de colère dirigée contre elle.
Lorsque Matilda a cinq ans et demi, elle rencontre enfin un adulte intéressé et impressionné par ses capacités extraordinaires. Cette personne est son professeur, Miss Honey, une jeune et gentille femme qui aime son travail et ses élèves. Miss Honey est incapable de convaincre la directrice, Miss Trunchbull, que Matilda est autre chose qu’une enfant à problèmes.
Il devient vite clair que Miss Trunchbull est une personne terrible. Elle punit régulièrement les élèves en les jetant par les fenêtres ou à travers la cour de récréation, en leur criant dessus tout en les prenant par les cheveux ou les oreilles. Les étudiants lui jouent des tours, se vengeant de toutes les manières possibles.
Un jour où Miss Trunchbull visite la classe de Matilda, elle accuse Matilda d’avoir mis un triton dans son eau. Mathilde est innocente et devient très en colère. Alors qu’elle fixe la tasse d’eau, elle se rend compte qu’elle est capable de la renverser simplement avec le pouvoir de son esprit et de ses yeux. Elle est choquée et ravie par cette découverte et décide que le seul adulte qu’elle peut dire est son professeur. Miss Honey lui fait répéter la performance, puis invite Matilda à son chalet pour le thé.
En arrivant au cottage minuscule et peu meublé, Matilda se rend compte que son professeur est très pauvre. Miss Honey partage l’histoire déchirante de sa vie. Elle est devenue orpheline à un jeune âge et élevée par une tante cruelle et manipulatrice qui l’a traitée comme une esclave et a continué à prendre la quasi-totalité de son salaire lorsqu’elle a commencé à travailler. Ce n’est que récemment que Miss Honey a pu échapper à cette terrible tante, qui n’est autre que la directrice, Miss Trunchbull.
Matilda propose un plan pour rendre justice à Miss Trunchbull et rendre à Miss Honey ce qui lui appartient. Elle s’entraîne à soulever des objets avec son esprit et à les déplacer dans les airs. Elle utilise cette compétence à l’école pour ramasser un morceau de craie et écrire une note à Mlle Trunchbull. La craie semble bouger toute seule et dit à Miss Trunchbull de rendre sa maison et son argent à sa nièce. Lorsqu’elle se remet du choc, Mlle Trunchbull quitte l’école et n’est plus jamais revue.
Quelques semaines plus tard, Miss Honey n’est plus pauvre et Matilda n’est plus capable d’utiliser son esprit pour déplacer des objets, probablement parce que son grand esprit est enfin mis au défi. Le roman se termine avec le père de Matilda emmenant sa famille et fuyant le pays et Matilda restant derrière pour vivre avec son professeur bien-aimé, Miss Honey.