A principios de los años sesenta, un "coro griego" de tres chicas -Crystal, Ronette y Chiffon- introduce la película, advirtiendo al público de que se avecina algo de horror ("Prólogo: Little Shop of Horrors"). Seymour Krelborn y su colega, Audrey, trabajan en la floristería Mushnik's, situada en un barrio de mala muerte de la ciudad de Nueva York conocido como "Skid Row". Se lamentan de no poder escapar del barrio ("Skid Row (Downtown)"). El Sr. Mushnik, que sufre la falta de clientes, decide cerrar la tienda, pero Audrey le sugiere que podría tener más éxito exponiendo una planta inusual que posee Seymour. Inmediatamente atrae a un cliente, Seymour explica que compró la planta -que apodó "Audrey II"- en una floristería china durante un eclipse solar ("Da-Doo"). La planta trae mucho negocio a la tienda de Mushnik, pero pronto empieza a marchitarse. Seymour se pincha accidentalmente el dedo y descubre que Audrey II necesita sangre humana para prosperar ("Grow for Me").

Audrey II comienza a crecer rápidamente y Seymour se convierte en una celebridad local. Mientras tanto, Audrey sufre a manos de su sádico novio, Orin Scrivello; sin embargo, siente algo por Seymour y sueña en secreto con huir con él a los suburbios ("Somewhere That's Green"). Seymour sigue alimentando a Audrey II con su propia sangre, drenando su energía ("Some Fun Now"). Seymour pronto intenta invitar a Audrey a salir, pero ella lo rechaza porque tiene una cita con Orin, que se revela como dentista ("¡Dentista!"). Después de que Seymour cierre la tienda, Audrey II comienza a hablar con Seymour, exigiendo más sangre de la que éste puede dar. La planta propone que Seymour asesine a alguien a cambio de fama y fortuna, así como de la capacidad de cortejar a Audrey; Seymour se niega inicialmente, pero acaba accediendo tras presenciar cómo Orin abusa de Audrey ("Feed Me (Git It!)").

Después de que Orin acabe con su paciente masoquista, Arthur Denton, que había pedido "una larga y lenta endodoncia", Seymour saca un revólver contra Orin, pero no se atreve a usarlo. Orin, que abusa del óxido nitroso, se pone una especie de máscara venturi para recibir un flujo constante del gas, pero rompe la válvula, y Seymour observa cómo se asfixia. Seymour descuartiza el cuerpo de Orin y se lo da a Audrey II, que ha crecido hasta alcanzar un tamaño enorme, pero es presenciado sin saberlo por Mushnik, que huye asustado.

Audrey, sintiéndose culpable por la desaparición de Orin, es consolada por Seymour y ambos admiten sus sentimientos mutuos ("De repente, Seymour"). Esa noche, Mushnik se enfrenta a Seymour por la muerte de Orin y lo retiene a punta de pistola, chantajeándolo para que entregue la planta y abandone la ciudad. Sin más remedio, Seymour comienza a decirle cómo cuidar de Audrey II, pero antes de que pueda revelar el secreto, la planta se traga a Mushnik entero ("La hora de la cena").

A pesar del éxito generalizado, Seymour se preocupa por el crecimiento y el apetito desenfrenado de Audrey II. Cuando se le ofrece dinero y un contrato para un programa de televisión sobre botánica, Seymour se siente abrumado y decide escapar de Skid Row con Audrey utilizando el dinero que le llega al día siguiente, y dejando que la planta se muera de hambre. Después de que Audrey acepte la propuesta de matrimonio de Seymour, Audrey II sorprende a Seymour marchándose y exige otra comida: Seymour acepta, pero insiste en la carne de un carnicero. Mientras Seymour se va, la planta llama por teléfono a Audrey, la convence de entrar en la tienda y luego intenta comérsela ("La hora de la cena II").

Seymour, que regresa a tiempo para salvar a Audrey, escapa de la tienda con ella. Explicando que alimentó a la planta para tener éxito y ganar el corazón de Audrey, Seymour descubre que ella siempre le ha querido ("De repente, Seymour" (reprise)). Un ejecutivo llamado Patrick Martin de una empresa botánica se acerca a Seymour y le ofrece un contrato para criar a Audrey II y vender los plantones en todo el mundo. Horrorizado por la idea, Seymour aleja a Martin y se da cuenta de que debe destruir a Audrey II por el bien de la humanidad.

Al volver a la tienda, Seymour se entera de que Audrey II es en realidad una alienígena del espacio exterior ("Mean Green Mother from Outer Space"). Audrey II atrapa a Seymour y destruye la tienda. Seymour coge un cable eléctrico expuesto entre los escombros y electrocuta a Audrey II, lo que provoca una explosión. Al salir de la tienda destruida, Seymour se reúne a salvo con Audrey. Los dos se casan y se mudan a los suburbios. Al llegar a su nuevo hogar, se puede ver un sonriente capullo de Audrey II entre las flores del jardín delantero.