Seit ihrer Kindheit ein Paar, träumen Ellie und Carl Fredricksen davon, ihrem Idol, dem Abenteurer Charles Muntz, nachzueifern und in fremde Länder zu reisen. Sie können sich diesen Wunsch jedoch nicht erfüllen. Nach Ellies Tod entflieht der jetzt 78-jährige Carl und ehemalige Luftballonverkäufer seiner Abschiebung ins Altersheim, indem er sein Haus mit hunderten Heliumballons zum Fliegen bringt, um sein Versprechen an Ellie doch noch zu erfüllen: ein Haus an den Paradiesfällen in Südamerika. Motiviert wird er dabei auch von der Tatsache, dass das Haus abgerissen werden soll, um einem Neubau Platz zu machen. Versehentlich nimmt er den ungeschickten Pfadfinderjungen Russel mit, der sich unter der Veranda versteckt hatte, als das Haus abhob. Auf der Reise erzählt Russell von seinem Vater, was sie früher immer getan haben und dass sein Vater nicht mehr bei ihm sein kann.
In Südamerika angekommen treffen die beiden auf einen Paradiesvogel, der von nun an ihr Begleiter wird und von Russel „Kevin“ genannt wird. Bald schon werden sie von einer Meute Hunde gejagt, die durch ein speziell entwickeltes Halsband sprechen können. Es stellt sich heraus, dass diese Hunde Charles Muntz gehören, der seit Jahren auf der Suche nach eben jenem seltenen Vogel ist, und in seinem Luftschiff „Spirit of Adventure“ ganz in der Nähe lebt. Einer Fälschung bezichtigt, schwor Muntz einst, den Vogel lebendig zu fangen. Um seinen Ruf wiederherzustellen ist Muntz jedes Mittel recht, und Carl erkennt den Egoisten in ihm.
Von nun an ist es das Ziel von Carl und Russel, den Vogel vor Muntz zu beschützen, wobei ihnen das fliegende Haus eine große Hilfe ist. Unterstützt werden sie auch von Dug, einem der Hunde Muntz’. Charles Muntz kann jedoch das Halsband von Dug orten und trifft schließlich auf die Gruppe, die sich um den verletzten Kevin kümmert. Muntz lenkt Carl ab, indem er versucht, das Haus in Brand zu stecken und kann Kevin deshalb einfangen. Carl will aufgeben und bringt das beschädigte Haus zu den Paradiesfällen. Während Russel allein versucht, Kevin zu befreien, findet Carl durch Ellies geheimes Fotoalbum, welches sie schon seit ihrer Kindheit besaß, heraus, dass diese ihr Leben trotzdem erfüllt sah, auch ohne an den Paradiesfällen gewesen zu sein. Neuen Mutes macht er sich mit dem Haus auf den Weg, Russel zu helfen.
Nach einem Kampf in und um das Luftschiff von Charles Muntz, wo er Kevin gefangen hält, bringen die drei es unter ihre Kontrolle, Muntz stürzt in die Tiefe. Nach dem Kampf sinkt das fliegende Haus wegen zahlreicher zerstörter Ballons langsam zu Boden, es landet neben den Paradiesfällen; Carl, Russel und Dug bringen Kevin mit dem Luftschiff zu seinen Jungen.
Zurück in ihrer Heimat bekommt Russel eine Medaille für den Seniorendienst. Eigentlich sollte Russels Vater kommen, doch das tat er nicht. Deshalb übernimmt Carl ab diesem Tag die (Groß-)Vaterrolle für Russel.
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