Wybitny neurochirurg Michael Hfuhruhurr (Steve Martin) jest wdowcem, który nie potrafi pogodzić się ze śmiercią żony. Pod koła samochodu prowadzonego przez doktora, wpada piękna Dolores Benedict (Kathleen Turner). Konieczna jest natychmiastowa operacja mózgu, która ratuje jej życie. Lekarz ulega urokowi pięknej Dolores i zakochuje się w niej bez pamięci. Przewrotna kobieta, skuszona majątkiem swojego wybawcy, bierze z nim ślub. Wkrótce na jaw wychodzą zdrady Dolores. Natomiast doktor Hfuhruhurr nawiązuje telepatyczny kontakt z zanużonym w formalnie, kobiecym mózgiem o imieniu Ann, z którym świetnie się rozumie... "Człowiek z dwoma mózgami" jest parodią thrillerów i filmów science fiction.