In Quantum Conundrum ben je een kind dat op zoek is naar zijn oom, professor Fitz Quadwrangle. Je zoekt hem in zijn huis, dat tevens fungeert als een soort groot laboratorium. De objecten die je daar aantreft, zul je moeten gebruiken voor het oplossen van allerlei puzzels. De voorwerpen zorgen ervoor dat de speler door middel van een speciale handschoen kan overschakelen tussen verschillende dimensies, die ieder een andere invloed hebben op de physics van de omgeving.