Año 1910. En París, una anciana millonaria y excéntrica lleva una vida feliz con sus gatos en su enorme mansión, con la única ayuda de su fiel mayordomo Edgar. Allí, la gatita Duquesa vive con sus tres traviesos cachorros, sin saber que Edgar planea acabar con todos los gatos para convertirse en el único heredero de la enorme fortuna de la anciana, Madame Bonfamille. Con este propósito, los abandona en un lugar remoto, pero quiere la suerte que Duquesa se encuentren con Thomas O’Malley, un gato vagabundo y mundano. Desde el principio, O’Malley, atraído por la elegancia de Duquesa, se propone ayudarla a regresar a casa de Madame Bonfamille, aunque para ello tenga que enfrentarse con todos los peligros de la gran ciudad.