Conrad y Sally Walden viven en Anville con su madre soltera Joan, que trabaja como agente inmobiliaria para el maniático Hank Humberfloob y sale con su vecino Larry Quinn. Un día, Joan deja a sus hijos en casa con la niñera, la Sra. Kwan, mientras ella va a la oficina, prohibiéndoles entrar en el salón, que se mantiene impoluto para una fiesta de oficina que organiza esa noche.

Cuando la Sra. Kwan se queda dormida, se oye un golpe en el armario. Sally y Conrad suben a investigar y se encuentran con El Gato del Sombrero, un gato antropomórfico parlante con un sombrero de copa a rayas rojas y blancas y una gran pajarita roja. Gritan, corren e intentan esconderse, pero El Gato no tarda en llegar hasta ellos, ya que se ha presentado y quiere enseñarles a divertirse. En el proceso, el Gato deja un rastro de destrucción por toda la casa y libera a dos alborotadores, llamados Cosa 1 y Cosa 2, de una caja que cierra con llave y prohíbe a los niños manipular, explicándoles que es un portal a su mundo. A pesar de la advertencia del Gato, Conrad fuerza la cerradura de la caja, que se agarra al collar del perro de la familia, Nevins, que sale corriendo. El trío conduce el coche superpoderoso del Gato para buscar a Nevins y recuperar el candado.

Larry se revela como un vago desempleado endeudado, que finge ser un exitoso hombre de negocios para casarse con Joan por su dinero. Quiere quitarse de en medio a Conrad enviándolo a una escuela militar. Larry ve a Nevins y lo secuestra, pero el Gato engaña a Larry para que le devuelva al perro. Larry va y le cuenta a Joan lo del Gato, pero se entretienen porque los Cosas se hacen pasar por policías. Larry le dice a Joan que se reúna con él en la casa.

Cuando los chicos y el Gato vuelven a la casa con el candado, Larry les corta el paso y les ordena entrar en la casa, donde estornuda incontrolablemente debido a su alergia al Gato, que aprovecha y le espanta, sólo para que descubran que la casa se ha transformado en "La Madre de todos los Líos", con Larry cayendo en un abismo viscoso. El Gato, Sally y Conrad montan en la Sra. Kwan y navegan por la casa surrealista hasta encontrar la caja y cerrarla, con lo que la casa vuelve a sus proporciones normales, pero se derrumba inmediatamente. En una acalorada discusión, los chicos descubren que el Gato planeó todo el día y le ordenan que se marche.

Conrad y Sally se resignan a afrontar las consecuencias cuando Joan vuelve a casa. Pero, cuando todo parece perdido, el Gato regresa con un invento de limpieza y arregla la casa. Conrad y Sally se reconcilian con el Gato y le dan las gracias por todo, y él se marcha justo cuando llega Joan. Larry, cubierto de mucosidad, entra pensando que ha pillado a los niños, pero cuando Joan ve la casa limpia, no se cree su historia y lo deja. Tras el éxito de la fiesta, Joan pasa un buen rato con sus hijos saltando en el sofá con ellos, mientras el Gato y las Cosas 1 y 2 se alejan hacia la puesta de sol.