Los personajes principales de la película son la familia de los gatos: el gato de la duquesa y sus tres adorables hijos: Marie, Toulouse y Berlioz. Su dueña es una señora rica Adelaide, que ama mucho a sus hijos. Un día, trae a su abogado a casa y redacta un testamento según el cual sus gatos heredarán toda su fortuna, y solo después de su muerte, su propiedad y su casa serán entregadas a su pequeño mayordomo inteligente, Edgar. Al conocer el testamento, se deshace de los gatos y los abandona en la campiña francesa. La familia de los gatos conoce a Thomas O'Malley, un vagabundo que trabaja por cuenta propia, que decide ayudarlos a regresar con su dueño. Muchas aventuras los encuentran de camino a casa. Cuando finalmente llegan a París, el codicioso Edgar decide evitar que los gatos se encuentren con Adelaide en su propia casa. Pide un camión y quiere enviar a la familia de gatos a Tombuctú. Roquefort, Thomas O'Malley y sus amigos acuden al rescate. Como resultado de sus acciones, Edgar es enviado a Timbuktu y los gatos regresan a casa y al dueño. Thomas y Duchessa se enamoran y viven con sus hijos en la casa de Adelaide, que ha decidido montar una fundación para todos