Bereits zum zweiten Mal erlebt der neugierige Schüler Nano - stark geschrumpft durch eine Verkleinerungsmaschine, den "Turbobeamer" - eine Reise durch den menschlichen Körper. Diesmal befindet er sich gemeinsam mit seiner Schwester Marie auf einer wichtigen Mission im Körper ihres Großvaters. Unter Anleitung von Dr. X und seiner Assistentin Micro Minitec, die den Turbobeamer im Labor der geheimnisvollen "Villa Nachtigall" erfunden hat, erleben Nano und Marie in ihrem roten Miniaturtauchboot eine abenteuerliche Fahrt durch Opas Körper. Sie verfolgen den fiesen Nanobot immer weiter durch das Gehirn und wagen eine riskante Laser-Operation, unterstützt durch den Arzt und seine Assistentin, die das Miniboot mit einem besonderen Tomografen und mittels Holografie verfolgen. Werden Nano und Marie ihren Opa retten können? Und wie schaffen es die Kinder, seinen Körper wieder zu verlassen?