老鼠德佩罗（马修•布罗德里克 Matthew Broderick 配音）自幼体弱多病，却拥有两只硕大无比的耳朵。童年在图书馆度过，慢慢的开始学会了认字，学会了阅读，他喜欢童话故事中那些英雄救美的故事，常常幻想自己也能成为一个英勇的骑士，在美人落难时拔刀相助。一次外出中，德佩罗认识了豌豆公主（艾玛•沃特森 Emma Watson 配音）。渴望成为英雄的德佩罗，因为触犯了鼠国严苛的律条被父亲勒斯特（威廉姆•H•麦西 William H. Macy 配音）驱逐。在多尔王国外的广袤土地上，德佩罗认识了同样被自己国家驱逐的老鼠罗斯库洛（达斯汀•霍夫曼 Dustin Hoffman 配音）。
不久之后，流放的德佩罗得知豌豆公主被关入地牢，对公主心怀爱恋的德佩罗决定决一死战救出公主，会战胜邪恶赢得自己该有的爱和尊严吗？
本片是根据美国著名儿童文学家凯特•迪卡米罗的同名小说改编。
在“皇家汤日”期间，水手彼得罗和他的老鼠伙伴罗斯库罗停靠在法国多尔王国——因其美味的汤而闻名于世。首席厨师安德烈（Andre）因为住在他的锅里的食物精灵博尔多（Boldo）而做出了美味的汤。罗斯库罗潜入皇家宴会厅，掉进了迷迭香王后的汤里，吓得她心脏病发作然后死了。罗斯库罗发现彼得罗逃跑并掉进了城堡地牢。当他发现彼得罗被迫在没有他在船上的情况下离开时，他被大批老鼠的首领波提切利·雷莫索收留，但他很难适应他们好战的文化。菲利普国王对妻子的死感到悲痛欲绝，他禁止食用所有与汤有关的东西，并宣布老鼠“非法”。没有了汤，多尔变得贫穷而沉闷。安德烈被禁止做汤，博尔多也不再出现。国王的女儿豌豆公主对王国的悲惨状况感到绝望，也对她父亲基于悲伤的隐居行为将她和世界拒之门外感到绝望。
在小鼠中德佩罗出生在村庄一个废弃的厨房储藏室里的蒂林家族。刚出生的德佩罗立即受到家人的关注，因为他有一双大耳朵，而且出生时既没有失明，也没有哭闹。随着他的成长，他与其他老鼠的不同之处显而易见：他勇敢而好奇，而不是胆怯，让周围的其他老鼠感到不安。为了教他成为一只“真正的老鼠”，他的兄弟福洛带他去皇家图书馆，教他如何咀嚼书籍，但德斯佩罗对阅读书籍更感兴趣，对它们的故事着迷。有一天，德佩罗与豌豆相遇并交谈，承诺完成一位被困公主的故事，并告诉她结局。在发现德佩罗与人类交谈违反了老鼠法后，
议会以勇气罪将德佩罗驱逐。“线程大师”是一只名叫霍维斯的失明老鼠，他用一根红线将德斯佩罗送入地牢，其他老鼠认为他已经死了。在地牢中，德佩罗遇见了狱卒格雷戈里，并向他讲述了公主的故事，但格雷戈里不再听他说话，留下了他一个人。德佩罗被老鼠抓住，并和一只虎斑猫一起被扔进了他们的竞技场。当德佩罗即将被吃掉时，罗斯库罗假装要吃东西，要求波提切利把德佩罗交给他，从而救了他的命，似乎对下水道老鼠的教条有所缓和。由于无法适应成为下水道老鼠，罗斯库罗迫切希望了解外面的世界。两人成为了朋友，因为德佩罗每天都会向他讲述公主的故事和她的悲伤。为了弥补自己造成的麻烦，罗斯库罗偷偷溜进豌豆的房间，试图向她道歉，但她猛烈抨击他，警卫追赶他。罗斯库罗深受伤害，发誓复仇。他向豌豆的年轻、听力不好的女仆米格丽·索（Miggery“Mig”Sow）寻求帮助，她渴望成为公主，说服她如果绑架了豌豆，她就可以取代她。米格把豌豆拖进地牢后，罗斯库罗出卖了她，并将她锁在牢房里。
与此同时，德斯佩罗发现公主处于危险之中，并试图告诉国王，但国王却非常沮丧，根本不听他的劝告。德佩罗试图从其他地方寻求帮助；他回到老鼠村并试图招募他的家人，但他们害怕他的存在——因为他掉在面粉里，他们误以为他是鬼魂回来——所以他敲响了镇上的钟声以证明他还活着，但仍然没有人来帮助他。安德烈大厨受够了法律，重新开始做汤，这让博尔多又回来了。德佩罗试图从安德烈和博尔多那里寻求帮助，但收效甚微。当安德烈因雷暴雨而分心时在外面（这是由汤的气味释放到天空中引起的），博尔多同意并带德斯佩罗回到地牢。在途中，他们遭到老鼠的袭击；博尔多牺牲自己，让德佩罗到达竞技场。
在竞技场上，罗斯库罗看到豌豆眼中充满歉意的真诚，并对自己的行为感到后悔，但愤怒的波提切利示意老鼠吃掉豌豆。德佩罗释放了猫来赶走一些老鼠，并击退了其他老鼠。波提切利捕捉到了德佩罗，但雨云散去，阳光从一个丢失的心形挂坠盒反射到地牢里，惊呆了畏光的下水道老鼠。罗斯库罗用竞技场的一盏聚光灯将阳光照射到波提切利身上，救了德佩罗，让他掉进了竞技场，猫把他追进了笼子，豌豆用脚把他们俩关在了里面，波提切利被吃掉了。其余的下水道老鼠逃进阴影里。
之后，米格与格雷戈里重聚，格雷戈里原来是她失散多年的父亲，他们一起回到了农场。与此同时，国王克服了悲痛，允许汤和老鼠回到王国。雨停了，太阳从多尔升起；罗斯库罗重返海上生活；德佩罗踏上环游世界的旅程。