L'inventeur Caractacus, aimable farfelu, a deux charmants enfants qu'il élève seul - leur mère est morte - avec tendresse et berce dans le domaine des rêves. Or, les délicieux Jeremy et Jemica, qui font de temps à autre. l'école buîssonnière, convoitent une vieille voiture de course, championne des premières grandes courses du siècle, et qui finit tristement ses jours, toute délabrée, dans un garage de village. Caractacus qui vient de gagner quelque argent à la foire grâce à ses gadgets aussi surprenants que compliqués, réunit les shillings nécessaires à l'achat de la vieille voiture. Tandis que le grand-père, vieil original, part en promenade dans la forêt, et prétend prendre le chemin de l'Alaska. Caractacus et ses deux bambins se dirigent vers le bord de la mer dans la voiture remise en état, pour profiter d'une journée ensoleillée. En chemin, ils croisent une ravissante jeune fille, riche héritière du fabriquant de bonbons du Comté, et après un petit incident qui a précipité sa belle voiture dans la mare, la gracieuse Truly, conquise par la gentillesse de Jeremy et Jemica, part avec eux, étrennant la vieille voiture de course, pour goûter les joies de la plage. Comme il le fait quotidiennement, Caractacus va raconter à ses enfants et Truly, une histoire extraordinaire où vont se mêler singulièrement réalité - voici un gros bateau à l'horizon qui s'approche du rivage - et imaginaire - ce bateau transporte un prince bulgare redoutable, l'horrible baron Bomburst. C'est ainsi que Truly, le jeune veuf et ses enfants vont faire le plus extravagant des voyages dans un pays fantastique, délivrant des enfants retenus dans le sous-sol d'un ch&teau où règne un potentat cruel. Mais le rêve achevé. Caractacus et Truly, répondant au secret désir de Jeremy et Jemica, partent. en voyage de noce à bord de la merveilleuse vieille voiture de course, au rythme de son halètement sympathique et si personnel : Chitty, Bang, Bang., dont les enfants chantent la chanson.