Der Held des Films, Rémy, ist eine Ratte vom Lande mit einem selbst für Ratten ungewöhnlich feinen Geruchssinn. Neben einem kurzen Einsatz als Giftschnüffler für seine Rattenfamilie entwickelt er die Fähigkeit und die Liebe zu kulinarischen Kompositionen. Allein schon für Zutaten zum leckeren Essen begibt er sich in Lebensgefahr. Einer erschreckt wütenden Hausfrau können er und seine Sippe entkommen, bei der Flucht verliert er aber Familie und Freunde aus den Augen. Es verschlägt ihn zufällig durch lange Abwasserröhren nach Paris in die Nähe eines Feinschmeckerlokals, welches sein verstorbenes Vorbild Gusteau, ein besonders dicker und gutmütiger Sternekoch, früher geführt hat. Während des ganzen Films führt Rémy teils tiefsinnige Zwiesprache mit dem Geist dieses Mannes, welcher wie ein orientalischer Geist Rémy erscheint.
Im Lokal angekommen, kommt es zur aberwitzigen und skurrilen Jagd Rémys, unerkannt den Köchen und den Gefahren zu entkommen, die von Küchen-Gerätschaften (heißer Backofen, Räder usw.) ausgehen. Er beobachtet den tollpatschigen und als Koch unfähigen Küchenjungen Linguini bei seiner Arbeit. So sieht Rémy, wie Linguini eine teilweise verschüttete Suppe mit Wasser und anderen Zutaten stümperhaft zu strecken versucht. Rémy – der Superkoch – rettet die Suppe heimlich durch leckere Zutaten. Nur Linguini erkennt dies. Rémy wird in einem Glas gefangen. Allerdings führt sein kulinarisches Rettungsmanöver zu einer Überraschung: Das sich im Niedergang befindende Restaurant wird durch genau diese Suppe wieder berühmt. Die Gäste und Kritiker loben deren vorzüglichen Geschmack. Linguini, der als Urheber angesehen wird, weiß als einziger, dass die Ratte Rémy für diesen guten Geschmack verantwortlich ist. Er erhält vom hinterhältigen Küchenchef den Auftrag, die gefangene Ratte zu töten. Weiterhin soll er die Suppe am nächsten Tag erneut kochen.
Draußen am Flussufer klagt Linguini der Ratte sein Leid, woraufhin die beiden sich verständigen und in der Küche zusammenarbeiten: Rémy, unter Linguinis Kochmütze versteckt, dirigiert nach einigen Anfangsschwierigkeiten den Küchenjungen mit Hilfe seiner Haare wie eine Marionette. Durch Gewitztheit und Schnelligkeit kann Rémy zunächst seine Entdeckung durch den misstrauischen Küchenchef verhindern. So gelingt es, den Schein von Linguini als gutem Koch zu wahren. Auf diese Weise kommt der junge Mann zu einem immer besseren Ruf und zieht so nicht nur die Aufmerksamkeit der Köchin Colette, sondern auch die Eifersucht seines Küchenchefs auf sich. Dieser fürchtet Linguini zusätzlich, weil der Tollpatsch der eigentliche Erbe und Besitzer der Lokals ist, was aber nur ein geheimes Testament beweisen kann. Rémy schafft es auch, dem Bösewicht diese Papiere abzujagen.
Sein Küchenerfolg steigt Linguini zu Kopf, auf dem Höhepunkt seiner Karriere verstößt er Rémy. Dieser plündert daraufhin zusammen mit seiner Rattenfamilie die Speisekammer des Restaurants, kurz bevor der bedeutende Restaurantkritiker Ego dem Lokal einen erneuten Besuch abstatten will. Nach seinem lange zurückliegenden letzten Besuch war Egos Kritik der Grund, dass das Lokal in den Niedergang geriet. Es ist entscheidend für die Zukunft des Lokals, wie die neue Restaurantkritik des mächtigen und überheblichen Mannes ausfallen wird. Unter diesem Druck gesteht Linguini in seiner Verzweiflung der Belegschaft, dass eine Ratte hinter dem Erfolg stehe, wonach diese ungläubig die Küche verlässt und Linguini allein zurück bleibt.
Vor die Wahl gestellt, zu kochen und seinem Freund Linguini zu helfen, oder zu seiner Familie zurückzukehren, entscheidet sich Rémy fürs Kochen. Linguini entfaltet plötzlich sein unerkanntes Talent, die Bedienung der Gäste. Rémys zahllose Rattenfreunde werden kurz heiß desinfiziert und ersetzen dann, von Rémy militärisch dirigiert, die komplette Küchenmannschaft und fabrizieren ein leckeres Menü. Als zusätzliche Schwierigkeit hatte der überhebliche Ego Linguini und Rémy die Auswahl des Gerichtes überlassen, mit welchem seine Zunge verwöhnt werden soll. Intuitiv entscheidet sich Rémy, Ego ein hervorragendes Ratatouille vorzusetzen. Dieses Gericht scheint zwar simpel, weckt aber durch hervorragende Qualität Kindheitserinnerungen in Ego. Angeregt durch den besonderen Geschmack sieht sich Ego als kleiner Junge, welcher nach einem Sturz vom Fahrrad von der Mutter eben mit diesem Ratatouille verwöhnt wurde. Sein verbittertes Herz öffnet sich, er ist begeistert und nach Aufklärung ein treuer Fan der Kochkünste von Rémy.
Inzwischen hatte der abgehalfterte Küchenchef einen Aufseher der amtlichen Lebensmittelkontrolle zu Hilfe gerufen. Dieser sieht die vielen Ratten bei der Arbeit in der Küche und veranlasst – nach anfänglicher Verhinderung durch einen Rattentrupp – pflichtgemäß die endgültige Schließung des Lokals.
Linguini und Colette, die ein Paar geworden sind, eröffnen mit Rémy ein Bistro namens „La Ratatouille“, das sich sogleich großer Beliebtheit erfreut. Rémy und Colette kochen, Linguini macht den perfekten Service und Rémy führt zusätzlich einen kleinen Speiseraum für seine Rattenfreunde. Der geläuterte Kritiker Ego ist Teilhaber und treuer Gast des Restaurants.
