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Carl ed Ellie si conoscono da bambini e condividono l’amore per l’avventura. Sono entrambi fan di Charles Muntz, un famoso esploratore insignito di diversi premi per la cattura di un uccello molto raro. Un giorno però si scopre che l’uccello catturato da Muntz è un falso.

Carl ed Ellie decidono così di viaggiare in Sud America per catturare loro stessi l’uccello, ma quando finalmente possono permettersi il viaggio Ellie si ammala e muore. Ora Carl è un anziano burbero e scontroso che vive da solo nella sua casa in New Hampshire. Un giorno conosce Russell, un giovane scout simpatico ed esuberante che vuole aiutarlo per avere un riconoscimento dal suo gruppo, ma Carl lo allontana in malo modo.

L’anziano, a causa del suo temperamento, si ritrova immerso in problemi legali, e per sfuggire alla reclusione forzata in una casa di riposo attacca dei palloncini alla sua amata casa e vola via utilizzandola come dirigibile. Carl parte finalmente per il Sud America, ma non si accorge che nel portico di casa sua era rimasto bloccato Russell.

I due diventano quindi compagni di viaggio e arrivano insieme in Sud America. Qui trovano un anziano Charles Muntz, ancora alle prese con la cattura dell’uccello raro. Carl e Russel si ritroveranno immischiati in una serie di avventure bizzarre per salvare il volatile da Muntz, durante le quali si conosceranno e impareranno molte cose uno dall’altro.