Flint Lookwood reçoit une invitation de son idole Chester V pour venir travailler avec lui dans sa société. Seuls les meilleurs inventeurs du monde entier peuvent y travailler afin d’y développer des technologies avancées. C’est un véritable rêve pour Flint, qui a toujours rêvé d’être reconnu comme grand inventeur. Malheureusement, il se rend vite compte que sa plus célèbre invention (qui transforme l’eau en nourriture) fonctionne toujours mais qu’elle crée à présent des miamnimaux, des croisements entre des aliments et des animaux. Accompagné de ses amis, Flint va devoir entreprendre une mission dangereuse qui va les confronter à des tacodiles, hamburgaraignées, serpommes et autres miamnimaux qui menacent l’humanité.