Dans un futur proche, à Megasaki, une mégapole japonaise. Le maire de la ville, Kobayashi, décide, alors qu'une maladie touche les chiens de la ville, de les mettre en quarantaine sur une île au large, remplie de déchets, l'île Poubelle. En guise de cobaye, il envoie en premier Spots, le chien garde du corps et ami de Atari Kobayashi, son jeune neveu. Quelques mois plus tard, cinq chiens, Rex, Boss, Duke, King et Chief tentent de survivre à la famine et à la maladie sur l'île, Chief étant le seul chien errant réfractaire à l'autorité. Un jour, un petit avion s'écrase. ì son bord, Atari, 12 ans, qui a volé l'appareil afin de chercher Spots et de le ramener à la maison. Touchés par sa quête, les cinq canidés partent avec lui à sa recherche. Alerté de la disparition de son neveu, Kobayashi envoie l'armée le chercher, accompagnée de nouveaux chiens robots. L'enfant et les chiens parviennent à s'échapper. Ils sont séparés, et Atari se retrouve avec Chief, qui finit par être domestiqué. Ils retrouvent Spots, qui les sauve d'un guet-apens. Spots avait été recueilli par des chiens-loups. En parallèle, Tracy, une jeune Américaine, découvre que la maladie a été inoculée sciemment aux chiens par le gouvernement, et que celui-ci veut les euthanasier. Atari et les chiens fabriquent un radeau, arrivent à Megasaki, et Atari convainc son oncle de ne pas lâcher le poison sur l'île. Atari remplace son oncle et devient maire. Les chiens vivent de nouveau en harmonie avec les hommes.