影片以汪星人的视角展现狗狗和人类的微妙情感，一只狗狗陪伴小主人长大成人，甚至为他追到了女朋友，后来它年迈死去又转世投胎变成其他性别和类型的汪，第二次轮回狗狗变成了警犬威风凛凛，再次转轮回，又成了陪伴一位单身女青年的小柯基犬。在经历了多次轮回之后，最终回到最初的主人身边。

曾拥有过辉煌风光年代的一家歌剧院正逐步走向没落，更面临被银行抵押没收的命运。现任老板考拉巴斯特（马修·麦康纳希 Matthew McConaughey 配音）不愿见父亲毕生的心血就此终结，于是决定策划一场歌唱选秀比赛，却没留神把奖金印成了他根本无力承担的10万美元。受到奖金和歌唱梦想的鼓舞，猪妈妈罗茜塔（瑞茜·威瑟斯彭 Reese Witherspoon 饰）、少女豪猪艾什（斯嘉丽·约翰森 Scarlett Johansson 饰）、老鼠歌手麦克（塞斯·麦克法兰 Seth MacFarlane 饰）、害羞的小象米纳（托瑞·凯利Tori Kelly 饰）、大猩猩强尼（塔伦·埃格顿 Taron Egerton 饰）等音乐爱好者都纷纷前来应征。
他们有着各自难以逾越的障碍，而为了各自的梦想，有竭尽全力，追逐哪怕一点点微茫的希望……

位于纽约的一栋红色公寓中，狗狗麦克（路易·C·K Louis C.K. 配音）陪伴它的主人凯蒂（艾丽·坎伯尔 Ellie Kemper 配音）过着平凡而幸福的生活。它不明白主人为什么每天早出晚归，总希望凯蒂能时时刻刻陪伴着它。这天傍晚，主人带回了一条身形庞大的狗狗杜老大（艾瑞克·斯通斯崔特 Eric Stonestreet 配音），顿时让麦克感觉如天塌了一般。它想办法撵走杜老大，而对方也用以牙还牙，你争我斗的过程中，两个小家伙遭到抓狗队的围捕。在此期间，它们邂逅了兔子小白（凯文·哈特 Kevin Hart 配音）率领的堕落宠帮，经历了史无前例的大冒险。另一方面，麦克的暗恋者啾啾则号召伙伴们，要将善良可亲的朋友救回来。
主人不在家的时分，宠物们展开了惊心动魄的大作战……

故事发生在一个所有哺乳类动物和谐共存的美好世界中，兔子朱迪（金妮弗·古德温 Ginnifer Goodwin 配音）从小就梦想着能够成为一名惩恶扬善的刑警，凭借着智慧和努力，朱迪成功的从警校中毕业进入了疯狂动物城警察局，殊不知这里是大型肉食类动物的领地，作为第一只，也是唯一的小型食草类动物，朱迪会遇到怎样的故事呢？
近日里，城中接连发生动物失踪案件，就在全部警员都致力于调查案件真相之时，朱迪却被局长（伊德瑞斯·艾尔巴 Idris Elba 配音）发配成为了一名无足轻重的交警。某日，正在执勤的兔子遇见了名为尼克（杰森·贝特曼 Jason Bateman 配音）的狐狸，两人不打不相识，之后又误打误撞的接受了寻找失踪的水獭先生的任务，如果不能在两天之内找到水獭先生，朱迪就必须自愿离开警局。朱迪找到了尼克，两人联手揭露了一个隐藏在疯狂动物城之中的惊天秘密。

杜立德医生（艾迪·墨菲 Eddie Murphy饰）拥有一个幸福的家庭，一个小有名气的诊所，没有人知道他曾经有着异常的经历，那就是能够听懂动物的说话。小时候，他就和猫狗马驴之类的动物交谈过，了解动物的需要，知道它们的心事。随着岁数增长，杜立德医生早已失去了这个“特异功能”。然而，他却因为一次开车差点撞上路边的小狗，似乎又能听到了小狗骂他笨蛋。这下子杜立德的生活可热闹起来了，因为他沉睡已久的动物语言天赋又被重新唤醒，阿猫阿狗不但成为了他的朋友，还主动找上门来找杜立德医生看病。诊所变成了熙熙攘攘的动物世界，而生意也因此陷入低迷。人人都以为杜立德疯了，家人对他的行为也非常的不理解，杜立德医生和他的诊所面临着不小的挑战。

八公 是一条谜一样的犬，因为没有人知道它从哪里来。教授帕克 在小镇的火车站拣到一只走失的小狗，冥冥中似乎注定小狗和帕克教授有着某种缘分，帕克一抱起这只小狗就再也放不下来，最终，帕克对小狗八公的疼爱感化了起初极力反对养狗的妻子卡特。八公在帕克的呵护下慢慢长大，帕克上班时八公会一直把他送到车站，下班时八公也会早早便爬在车站等候，八公的忠诚让小镇的人家对它更加疼爱。有一天，八公在帕克要上班时表现异常，居然玩起了以往从来不会的捡球游戏，八公的表现让帕克非常满意，可是就是在那天，帕克因病去世。帕克的妻子、女儿安迪 及女婿迈克尔 怀着无比沉痛的心情埋葬了帕克，可是不明就里的八公却依然每天傍晚五点准时守候在小站的门前，等待着主人归来……