De hoofdpersonen van de film zijn de kattenfamilie - Hertogin de kat en haar drie lieve kinderen: Marie, Toulouse en Berlioz. Hun eigenaar is een rijke dame Adelaide, die erg van haar kosten houdt. Op een dag neemt ze een advocaat mee naar huis en schrijft ze een testament dat haar katten haar hele fortuin zullen erven, en pas na hun dood zullen haar bezittingen en huis aan haar kleine intelligente butler, Edgar, worden gegeven. Bij het leren van het testament, verwijdert hij de katten en laat ze achter op het Franse platteland. De kattenfamilie ontmoet Thomas O'Malley, een zelfstandige vagebond, die besluit hen te helpen terugkeren naar hun eigenaar. Veel avonturen komen ze tegen op weg naar huis. Wanneer ze eindelijk Parijs bereiken, besluit de hebzuchtige Edgar te voorkomen dat de katten Adelaide in hun eigen huis ontmoeten. Ze vraagt om een vrachtwagen en wil de kattenfamilie naar Timboektoe sturen. Roquefort, Thomas O'Malley en zijn vrienden komen te hulp. Als resultaat van hun acties wordt Edgar naar Timboektoe gestuurd en keren de katten terug naar huis en naar de eigenaar. Thomas en Duchessa worden verliefd en wonen met hun kinderen in het huis van Adelaide, die heeft besloten een stichting voor iedereen op te richten.