フランスの片田舎に暮らすネズミのレミーは、類まれな嗅覚と味覚を持ち、料理人になる夢を抱いていました。ある嵐の日、群れとはぐれて辿り着いたのは、憧れの天才シェフ、オーグスト・グストーが遺したパリの最高級フレンチレストラン「グストー」。折しも厨房では、見習い雑用係として雇われた不器用な青年アルフレード・リングイニが、誤って台無しにしたスープを取り繕おうと焦っていました。見かねたレミーが調味料を加えて絶品スープへと変貌させた瞬間から、二人の奇妙な共犯関係が幕を開けます。
髪の毛を引っ張ることでリングイニの手足を操るレミーと、料理の才能を持たないリングイニ。二人は一心同体となって次々と極上の料理を生み出し、瞬く間にパリ中の評判を呼びます。しかし、強欲な現料理長スキナーはリングイニの急浮上を警戒。調査の結果、衝撃の事実が判明します。なんとリングイニの正体は、他界したグストーの隠し子であり、グストーの遺言に従えば店の真の正当後継者だったのです。スキナーによる遺言書の隠滅工作をレミーが暴き、リングイニは晴れてオーナーシェフに就任します。
しかし、名声を手にしたリングイニが慢心し、レミーへの敬意を欠いたことで二人の絆には亀裂が入ります。そんな中、かつてグストーを酷評して失意の死へと追いやった冷酷無比な料理評論家アントン・イーゴが、決着をつけるべく来店を予告。プレッシャーに押しつぶされそうになったリングイニは、厨房の料理人たちに「今まで料理を作っていたのはネズミのレミーだ」と真実を告白します。当然ながら仲間たちは激怒し、唯一の理解者であった女性シェフのコレットを含め、全員が厨房を去ってしまいました。
絶体絶命の危機を救ったのは、レミーの父ジャンゴ率いるネズミの一族でした。何百匹ものネズミが徹底的な衛生管理を行って厨房を制圧し、オーダーを次々と調理。戻ってきたコレットの協力も得て、イーゴへ差し出した料理こそ、素朴な家庭料理「ラタトゥイユ」でした。その一口がイーゴの固く閉ざされた心を粉砕し、レストランは大絶賛を獲得します。
しかし物語は、都合の良いハッピーエンドでは終わりません。厨房にネズミがいた事実を衛生局に通報され、名店「グストー」は営業停止・閉店に追い込まれます。職と権威を失ったイーゴでしたが、彼の表情は晴れやかでした。イーゴは個人出資者となり、リングイニ、コレット、そしてシェフ・レミーが腕を振るう小さなビストロ「ラ・ラタトゥーユ」を共同開業。人間とネズミが互いの尊厳を守りながら共存する、温かなラストシーンで幕を閉じます。
