ハリウッドのＴＶドラマで活躍するタレント犬のボルトは、スタジオの中の世界を現実の世界と思い込んでいた。ある日、ドラマの中で悪役にさらわれる飼い主のペニーを助けようとスタジオの外へ飛び出したボルトは、現実の世界ではどんな超能力も使えない無力な自分に気づくこととなる。いまやペニーとはぐれてしまったボルトであったが、飼い主であるペニーの元に帰りたい一心で、捨て猫のミトンズとボルトの大ファンであるハムスターのライノと共に、ニューヨークからロサンゼルスに向かって走り始める・・・