Alvin, Simon et Theodore, trois chipmunks (de petits écureuils), sont las de vivre en plein air. Ils restent dans leur sapin, alors que celui-ci est coupé et transporté pour être installé dans le hall d'une grande maison de disques. Dave Seville, chanteur-compositeur pour l'instant condamné à faire de la pub, y a rendez-vous avec Ian Hawk, un ancien ami de fac, pour lui présenter une démo. L'entretien tourne court, et Dave, déprimé, rentre chez lui sans se douter que les chipmunks l'ont accompagné. Ces derniers se réjouissent à l'idée de piller les réserves hivernales de Dave, mais ils sont vite découverts, et le propriétaire les met à la porte. Les chipmunks se mettent alors à chanter pour l'attendrir, et Dave accepte de les héberger. Dave leur propose un marché : ils chantent ses chansons en échange du gîte et du couvert. Mais, à cause de leurs pitreries, Dave est viré. Pour se faire pardonner, ils révèlent leur talent de chant à Ian, qui leur permet de sortir un single aussitôt. L'ascension des chipmunks est fulgurante, mais Dave veut garder les pieds sur terre. Ian, pour exploiter le filon et s'enrichir encore plus, profite d'un malentendu pour récupérer les chipmunks. Il les épuise avec une tournée monumentale, et ne compte pas s'arrêter là. Dave, qui n'a pas l'intention d'abandonner les chipmunks, réussit à se rendre à leur dernier concert. Ils prennent ensemble la fuite et, chez Dave, forment une famille.