Die junge Wanderratte Rémy verfügt über einen selbst für ihresgleichen besonders feinen Geruchssinn. Weil Rémy auch Giftstoffe erkennt, lässt ihn der Familienclan am Fressen schnüffeln. Dass Rémy es ablehnt, Verrottetes aus dem Abfall zu fressen und verschiedene Nahrungsmittel der Menschen kombiniert, um ein neues Geschmackserlebnis zu kreieren, stößt bei den anderen Ratten auf Unverständnis. Bei seinen Beutezügen im Haus einer alten Frau verfolgt Rémy im Fernsehen, was der Sternekoch Auguste Gusteau empfiehlt und merkt sich die Rezepte.

Als die alte Frau Rémy entdeckt und bei der Verfolgung auf seinen ganzen Clan aufmerksam wird, gelingt den Ratten zwar die Flucht, aber Rémy wird von seinen Angehörigen getrennt durch Abwasserkanäle gespült – und landet schließlich in der Nähe des Gourmet-Tempels in Paris, den der inzwischen verstorbene Auguste Gusteau geführt hatte.

Entsetzt beobachtet er, wie der gerade erst eingestellte Küchenjunge Alfredo Linguini eine auf dem Herd köchelnde Suppe mit ungeeigneten Zutaten ruiniert. Da kann er nicht anders: Er schreitet ein. In der Küche muss er jedoch aufpassen und flink sein, denn hier läuft er Gefahr, von einem der zahlreichen Köche und Küchenhelfer oder von Skinner, dem Chefkoch, erwischt zu werden. Unbemerkt rettet er die Suppe durch Gemüse und Gewürze, die er mit seinem Geruchssinn auswählt.

Seit Gusteaus Tod hat das Restaurant zwei Sterne verloren. Aber von der neuen Suppe sind die Gäste begeistert.

Weil alle in der Küchenmannschaft glauben, dass Linguini die Suppe verfeinerte, ordnet Skinner an, dass er am nächsten Tag erneut nach dem Rezept kochen soll. In diesem Augenblick entdeckt er die Ratte, die gerade aus dem Fenster klettern will. Er befiehlt dem Küchenjungen, sie zu töten. Linguini fährt mit der in einem Glas gefangenen Ratte zum Seine-Ufer. Dort bringt er es nicht übers Herz, das Tier, das offenbar versteht, was er sagt, ins Wasser zu werfen. Die beiden tun sich zusammen: Linguini, der keine Ahnung vom Kochen hat, will die Suppe nach Rémys Anweisungen zubereiten. Zu diesem Zweck versteckt Rémy sich unter dessen Kochmütze und dirigiert den Küchenjungen, indem er ihn links oder rechts an den Haaren zieht. Die Suppe gelingt erneut.

Skinner zieht Nachforschungen über den seltsamen Küchenjungen ein und findet heraus, dass es sich um Gusteaus Sohn und Erben handelt. Offenbar weiß Linguini nichts davon. Das Testament, aus dem hervorgeht, dass Linguini der rechtmäßige Besitzer des Restaurants ist, versteckt der böse Küchenchef in seinem Schreibtisch.

Durch den Erfolg wird Linguini übermütig. Nach einem Streit wirft er Rémy hinaus. Der plündert daraufhin mit seinem Clan, den er kurz zuvor wiederfand, die Vorratsräume des Restaurants. Ausgerechnet an diesem Abend hat sich der gefürchtete Restaurantkritiker Anton Ego angesagt, der davon gehört hat, dass es in dem Restaurant neue vorzügliche kulinarische Kreationen geben soll. Skinner und alle anderen Köche erwarten von Linguini, dass er sich etwas einfallen lässt. In seiner Verzweiflung gesteht der Junge, dass er nicht kochen kann und heimlich von einer Ratte dirigiert wurde. Angewidert verlassen alle das Gebäude, auch die Köchin Colette, die sich in Linguini verliebte und nun schwer enttäuscht ist.

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In dieser Notlage versöhnt Rémy sich mit Linguini und hilft ihm erneut. Linguini schnallt sich Rollschuhe an die Füße und übernimmt den Service, während Rémy seinen Clan kommen lässt und mit dieser ungewöhnlichen Küchenmannschaft ein Ratatouille zubereitet. Das Gericht erinnert Anton Ego an seine Kindheit, denn bei seiner Mutter schmeckte es ähnlich gut.

Skinner hat inzwischen von einer Telefonzelle aus die Lebensmittelkontrolle alarmiert. Als der Beamte die Küche betritt und die vielen Ratten sieht, ordnet er die Schließung des Restaurants an.

Daraufhin eröffnen Linguini und Colette, die inzwischen ein Paar geworden sind, mit Rémys Unterstützung ein Bistro, dem sie den Namen „La Ratatouille“ geben. Während Linguini sich um die Gäste kümmert, kocht Colette und lässt sich dabei von Rémy helfen, der zugleich auch seine Familie verköstigt. Ego wird Teilhaber des beliebten Bistros und gehört zu den Stammgästen.