Em Quantum Conundrum, os jogadores assumem o papel de um garoto deixado na porta de seu tio no fim de semana; seu tio por acaso é o brilhante e excêntrico inventor, Professor Fitz Quadwrangle. Ao entrar na vasta mansão do Professor, adaptada com tecnologia maluca para testar suas últimas hipóteses, os jogadores rapidamente percebem que seu tio desapareceu. Felizmente, os jogadores logo terão acesso à mais recente invenção do Professor Quadwrangle, o Inter-Dimensional Shift Device, que, ao pressionar um botão, mudará o mundo ao seu redor para uma dimensão totalmente nova. Para encontrá-lo, os jogadores devem usar o recém-descoberto dispositivo IDS para mudar dinamicamente o mundo de e para uma variedade de dimensões diferentes para progredir na complicada Quadwrangle Manor. Durante a jornada, tornar-se adepto da utilização das várias dimensões os ajudará a caminhar de uma sala bizarra e desafiadora para a próxima. Pode parecer fácil, mas é uma tarefa difícil para uma criança em um quebra-cabeça gigante de uma mansão!