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。

生活在孤儿院的小女孩苏菲（鲁比·巴恩希尔 Ruby Barnhill 饰）总是闷闷不乐。某天的凌晨三点，她独自趴在窗口守望长夜，却无意中见到一个身形巨大的巨人（马克·里朗斯 Mark Rylance 饰）。巨人被发现后惊慌失措，匆忙中抓起苏菲一路飞奔，回到了他所在的巨人国。幸运的是这个被称作好心眼儿的巨人人如其名，他不像其他同类一样以“人豆子”为食，只吃水果和蔬菜，而且他还会把寻找到的美梦送入孩子们的梦想。这也算是对同类暴行的一种补偿。兴许是拥有共同的孤独感和善良，小小的苏菲和高大的好心眼儿慢慢熟络，并彼此信任，他们成为了毫无芥蒂和隐藏的好朋友……
本片根据著名儿童文学作家罗尔德•达尔的同名原著改编。