El aspirante a inventor Flint Lockwood es un genio con pocas habilidades sociales que se esconde detrás de algunos de los artilugios más extraños jamás creados. Sin embargo, a pesar de sus inventos, desde zapatos en aerosol a un traductor de pensamientos de mono, ha sufrido fracasos espectaculares que han causado problemas en su pequeña ciudad; así que Flint está decidido a inventar algo que haga feliz a la gente. Cuando la última máquina de Flint, diseñada para convertir el agua en comida, accidentalmente destruye la plaza de la ciudad y se eleva hasta las nubes, él está seguro de que su carrera como inventor está acabada. Hasta que ocurre algo increíble: hamburguesas con queso empiezan a llover del cielo. ¡Su máquina funciona! La comida climática es un éxito instantáneo, y Flint rápidamente entabla amistad con Sam Sparks, la chica del tiempo que llega al pueblo para cubrir lo que ella llama “el mayor fenómeno meteorológico de la historia”. Pero cuando la gente comienza con gula a pedir más y más comida, la máquina empieza a comportarse de manera errática y lanza tornados de espaguetis y albóndigas gigantes. Con el pueblo a punto de ser enterrado bajo montañas de nubes de azúcar y un mar de sandías, está en manos de Flint y Sam, con la combinación de sus conocimientos, apagar la máquina y hacer que todo vuelva a la normalidad.