Mientras organiza una fiesta en el pueblo español de Del Mar, el legendario héroe y forajido El Gato con Botas despierta a un gigante, lo somete, pero es aplastado por una campana. Al despertar en un hospital, se le informa que ha perdido ocho de sus nueve vidas. El médico sugiere que debería retirarse, pero él se niega. Esa noche en un bar, conoce a un lobo con capucha negra, que lo desarma y lo hiere en un duelo de espadas. Traumatizado, huye a la casa de la señora gata Mama Luna, enterrando su ropa en su jardín. Meses después, conoce a un optimista chihuahua disfrazado de gato, al que llama Perrito. Goldilocks y su familia criminal de Tres Osos llegan a la casa de Luna buscando contratar a El Gato para robar un mapa que muestra la ubicación de la Estrella de los Deseos. Sin embargo, no lo reconocen y se van después de encontrar su "tumba". El Gato decide usar la Estrella para recuperar sus vidas perdidas.

Búsqueda de la estrella de los deseos

Acompañado de Perrito, El Gato viaja al escondite del corrupto vendedor de pasteles y coleccionista de artefactos mágicos "Big" Jack Horner, quien planea usar la Estrella para controlar toda la magia del mundo. El Gato encuentra el mapa, pero es interrumpido por su ex-prometida, Kitty Softpaws. Goldi, los Osos y Horner llegan; El Gato y Kitty escapan con el mapa y Perrito, pero El Gato ve al Lobo detrás de ellos.

El mapa lleva al trío al Bosque Oscuro, una dimensión que cambia su apariencia según quien tenga el mapa. Durante otro enfrentamiento con Horner, sus secuaces, Goldi y los Osos, El Gato ve al Lobo de nuevo y huye en pánico, permitiendo que Goldi obtenga el mapa de Kitty. Después de que Perrito lo sigue y lo calma, El Gato confiesa sus miedos y su remordimiento por abandonar a Kitty antes de su boda. Kitty los escucha y revela que tampoco asistió a la boda, creyendo que El Gato se amaba demasiado a sí mismo.

Confrontaciones y revelaciones

El Gato y Kitty roban el mapa mientras Goldi y los Osos están distraídos por una manifestación de su cabaña en el bosque. A medida que la dimensión cambia, El Gato accidentalmente se atrapa en una cueva cristalina, donde se encuentra con sus vidas pasadas y con el Lobo, quien se revela como la Muerte. Ofendido porque El Gato no valoró sus vidas extra, la Muerte intenta llevarse su última vida como castigo. Horrorizado, El Gato corre hacia la Estrella solo, dejando atrás a Kitty y Perrito. Mientras tanto, Goldi revela a los Osos que su deseo es reunirse con su familia biológica; aunque están devastados, los Osos aceptan ayudarla.

El Gato sube a la Estrella y comienza a pedir su deseo, pero es confrontado por Kitty, quien lo regaña por su egoísmo y confiesa que su deseo era encontrar a alguien en quien pudiera confiar. Goldi, los Osos y Horner llegan, y comienza una pelea por el mapa; Goldi obtiene brevemente el mapa, pero lo abandona para salvar a Baby Bear, mientras que Kitty atrapa a Horner dentro de su bolsa mágica sin fondo.

El desenlace final

La Muerte llega a la Estrella y desafía a El Gato a un duelo. Habiendo aprendido el valor de la vida gracias a su tiempo con sus compañeros, El Gato renuncia a desear más vidas y acepta, desarmando temporalmente al Lobo. El Gato declara que sabe que nunca puede vencer a la Muerte, pero nunca dejará de luchar por su última vida. Al ver que El Gato ha perdido su arrogancia, la Muerte lo perdona; antes de irse, él y El Gato reconocen que eventualmente se encontrarán de nuevo.

Horner come un bocadillo mágico, convirtiéndose en un gigante y escapando de la bolsa. Perrito lo distrae el tiempo suficiente para que El Gato, Kitty y Goldi destruyan el mapa, causando que la Estrella colapse y consuma a Horner antes de dispararse hacia el cielo y explotar. En el desenlace, Goldi afirma a los Osos que ellos son su verdadera familia, y se van para hacerse cargo de la panadería de Horner. El Gato reaviva su romance con Kitty; más tarde, los dos gatos y Perrito roban un barco, navegando hacia el Reino de Muy Muy Lejano.