Крысёнок Реми живёт со своей семьёй на чердаке сельского дома. Главной особенностью Реми является его чрезвычайно тонкое обоняние и чувство вкуса. Телепередача о книге лучшего повара Франции Огюста Гюсто открывает перед ним мир кулинарии. Он мечтает стать настоящим шеф-поваром, что, естественно, не вызывает одобрения со стороны его отца Джанго — вожака стаи, ненавидящего всё, что связано с людьми, в то время как брат Реми, Эмиль, относится к этому нейтрально. Однажды неудачный кулинарный эксперимент приводит к тому, что хозяйка дома узнаёт о существовании в своём доме крысиной семьи и прогоняет её. Реми успевает увидеть, как по телевизору передают сообщение, что Гюсто скончался, когда его ресторан лишили одной звезды из-за разгромной статьи критика Антуана Эго (вдобавок после смерти Гюсто у ресторана отняли ещё одну звезду). Преследуемый вооружённой старушкой, Реми попадает в водосток и теряет своих близких. Он впадает в отчаяние, но тут к нему на помощь приходит дух Гюсто и ободряет его.
Выбравшись наверх, он обнаруживает, что находится в Париже, возле ресторана знаменитого Гюсто. Реми проникает на кухню ресторана, где наблюдает, как только что нанятый уборщик Альфредо Лингвини нечаянно портит приготовленный суп. Реми пытается исправить блюдо, но эта попытка едва не стоит ему жизни: его замечают и ловят. Лингвини поручено уничтожить крысёнка, однако юноша и Реми находят общий язык и с этого момента начинают работать вместе. Для удобства Лингвини зовёт своего маленького друга «микрошефом». Смысл их совместной работы заключается в том, что Реми помогает Лингвини готовить блюда, управляя его действиями наподобие кукловода — сидя у него на голове и дёргая за волосы.
Руками товарища Реми создаёт необычные кулинарные шедевры, чем склоняет на свою сторону посетителей и кулинарных критиков. При этом у Лингвини начинается роман с Колетт Тату, лихой девицей, разъезжающей на спорт-байке (та, в свою очередь, обучает его всем тонкостям кулинарии, постепенно проникаясь к воспитаннику нежными чувствами). Попутно обнаруживается, что Лингвини является сыном Гюсто (последний был влюблён в Ренату, покойную мать Альфредо) и по наследству должен получить ресторан, в котором всё это время хозяйничает новый шеф-повар Живодэр. А тому явно не хочется расставаться с должностью…
Однако Лингвини всё же становится владельцем ресторана благодаря Реми (тот выкрал у Живодэра нужные документы, подтверждающие его право на наследство), и Живодэру приходится уступить Альфредо своё место. Заведение снова становится популярным, как во времена Гюсто. Также Реми неожиданно вновь находит свою семью, с которой уже и не надеялся увидеться. Со временем его братец Эмиль начинает всё чаще и чаще приводить других крыс к Реми за едой. Но однажды Реми из-за своей ссоры с Лингвини (крысёнок мешал повару на пресс-конференции, сидя у него под поварским колпаком и периодически дёргая за волосы) ночью приводит всю семью в ресторан. Он угощает своих сородичей всем, что есть в кладовой ресторана. Пришедший туда Альфредо, увидев ораву крыс, в гневе выгоняет их всех вместе с Реми, с которым за несколько минут до этого хотел помириться. Живодэр, случайно узнавший о кулинарном таланте Реми, ловит его и сажает в клетку, чтобы потом заставить работать на себя под угрозой смерти, но Эмиль и Джанго спасают его.
Наступает решающий день: в ресторан пришёл самый знаменитый и суровый ресторанный критик Антуан Эго. И теперь, чтобы избежать повторного падения, повара должны приготовить то блюдо, которое особенно понравится гостю. Но Лингвини не в состоянии руководить работой на кухне без Реми. Последний же не может допустить окончательного провала и возвращается на кухню. Весь персонал, завидев Реми на пороге ресторана, бросается на него, но Лингвини, чтобы спасти жизнь «микрошефа», раскрывает поварам и официантам секрет своего успеха. Разочарованные и удручённые, те бросают свою работу всем коллективом, в том числе и Колетт (последняя хотела влепить Лингвини пощёчину за его ложь, однако была слишком расстроена для этого, и с горя уходит).
Но тут старик Джанго призывает весь свой клан на помощь сыну, несмотря даже на своё отрицательное отношение к людям. Реми вместе с семьёй начинает готовить, а Альфредо, надев ролики, принимается обслуживать клиентов, заменяя собой весь штат официантов, что выходит у него лучше, чем роль повара. Тем временем Колетт, проезжая на мотоцикле мимо книжной витрины, случайно видит книгу Гюсто и, вспомнив его знаменитую фразу «Готовить могут все!», возвращается на кухню ресторана. Ошеломлённая присутствием огромного количества крыс-«поваров», она всё же соглашается помогать им. Реми предлагает ей приготовить рататуй, изюминкой которого будет являться соус по его собственному рецепту. Результат их усердных стараний приводит критика в полный восторг — вкус рататуя напомнил ему овощное рагу, которое готовила его мама. Суровый Эго просит представить ему шеф-повара, однако Колетт сообщает, что это можно сделать только после завершения рабочего дня. Открытие того, кем является создатель бесподобного блюда, заставляет Эго в корне пересмотреть своё скептическое отношение к Гюсто и его идеям.
Благодаря восторженному отзыву критика ресторан в очередной раз обретает былой престиж, однако ненадолго. Санитарный инспектор, запертый крысами вместе с Живодэром в кладовке, а затем отпущенный на свободу, навсегда закрывает ресторан за пренебрежение санитарными нормами. Эго теряет репутацию и должность ресторанного критика. Тем не менее, он охотно вкладывает свои деньги в новое заведение Лингвини и, теперь уже шеф-повара, Реми — ресторан-бистро «Рататуй», пользующийся колоссальной популярностью. Альфредо и Колетт окончательно стали парой, а Реми, чей талант наконец-то завоевал всеобщее признание, теперь готовит вкуснейшие блюда благодаря помощи своей семьи.
