フランスの片田舎。ネズミのレミーは天才的な嗅覚と味覚を持ち、いつの日かシェフになることを夢見ていた。もちろん、それが叶わぬ夢と知りつつ。人間のキッチンにとって、ネズミは最も嫌われる存在だからだ。しかしある日、古巣を追われた家族と逃亡の途中ではぐれてしまったレミーの前に、彼が最も尊敬する亡き天才シェフ、グストーのゴーストが現れる。グストーはレミーを、パリにある自分が経営していたレストランにまで導いた。

真っ赤でピカピカなボディがトレードマークのレース・カー“ライトニング・マックィーン”は、レースでチャンピオンを目指す人気者。ある日ルート66号線沿いにある田舎町“ラジエイター・スプリングス”に立ち寄り、住民たちと触れ合ったことで、自分の人生には何かが失われていたことに気が付く。

売れっ子アニメーターのスチュは、人気キャラ“モンキーボーン”の生みの親。だが仕事には辟易していた｡そんな彼が、ある日事故に遭遇。昏睡状態から覚めると、空想の産物であるはずのモンキーボーンが現れる。

Mr.インクレディブルことボブ・パーと妻のヘレンは、かつて世の中の平和を乱す悪と闘い、人々を危機から救い出す大活躍をしていた。ところが、15年前のスーパー・ヒーロー制度廃止を機に、夫妻は一般市民として暮らすことを余儀なくされ、3人の子供たちヴァイオレット、ダッシュ、ジャック・ジャックと共に、“普通”の家族生活を送ろうと努力していた。再び世界を救うことを夢見続けるボブの元に、ある日、謎の手紙が届く。それは、彼と彼の愛する家族にとって、想像を絶する冒険の始まりだった…。