En 1962, Tracy Turnblad es una estudiante de secundaria de 16 años de edad que vive en Baltimore. Junto con su mejor amiga Penny Pingleton, Tracy ve con frecuencia The Corny Collins Show, un programa de televisión de baile para adolescentes.

Los adolescentes que bailan en el programa asisten al instituto de Tracy y Penny, entre ellos Amber von Tussle y su novio Link Larkin, los bailarines principales. La madre de Amber, Velma, dirige la emisora WYZT, asegurándose de que Amber ocupe un lugar destacado. Corny Collins y los bailarines del programa son blancos, y Velma sólo permite que haya bailarines afroamericanos en el programa una vez al mes en el "Día del Negro", presentado por la disc-jockey de R&B Motormouth Maybelle.

Un día, una de las bailarinas del programa se toma una licencia, y al día siguiente se realizan audiciones para buscar una sustituta. Tracy asiste, pero Velma la rechaza por su físico con sobrepeso y por apoyar la integración. Tracy es castigado por faltar a clase para asistir a la audición, y descubre a los chicos del "Día de los Negros" practicando en la sala de detención. Tracy se hace amiga de Seaweed, el hijo de Motormouth Maybelle, que le enseña varios pasos de baile. Al salir del centro de detención, Tracy conoce sin querer a Link y sueña con una vida con él. En una feria de discos, los nuevos movimientos de Tracy llaman la atención de Corny, que la elige para formar parte del espectáculo.

Tracy se convierte rápidamente en una de las artistas más populares de Corny, lo que afecta a las posibilidades de Amber de ganar el concurso anual de "Miss Teenage Hairspray" y a su relación con Link, ya que éste se encariña con Tracy. El Sr. Pinky sugiere que Tracy sea la portavoz de su boutique Hefty Hideaway. Tracy convence a su madre agorafóbica, Edna, para que la acompañe a la boutique como su agente.

Tracy presenta a Seaweed a Penny, y las dos quedan prendadas. Más tarde, Seaweed y su hermana pequeña Little Inez llevan a Tracy, Penny y Link a una fiesta en la tienda de Maybelle. Edna encuentra a Tracy allí e intenta llevársela a casa, pero Maybelle la convence de que se quede y le dice que se sienta orgullosa de sí misma. En la fiesta, Maybelle informa a todos que Velma ha cancelado el "Día del Negro", y Tracy sugiere que marchen por la integración. Link no está dispuesto a poner en peligro su carrera marchando, lo que tensa su relación con Tracy. Edna vuelve a la tienda de su marido Wilbur, pero Velma llega antes e intenta seducirle. Tras acusar a Wilbur de infidelidad, Edna prohíbe a Tracy estar en el programa. Cambia de opinión después de que ella y Wilbur se reconcilien.

A la mañana siguiente, Tracy se escapa de la casa para unirse a la protesta, que es detenida por un control policial. Los manifestantes se enzarzan en una pelea, mientras Tracy huye a casa de los Pingleton, donde Penny le permite esconderse en un refugio antiaéreo. Sin embargo, Prudy, la madre de Penny, denuncia a Tracy ante la policía y ata a su hija a la cama por "albergar a una fugitiva". Tras ser rescatados por Wilbur, Seaweed y sus amigos ayudan a Tracy y Penny a escapar. Link visita la casa de Tracy para encontrarla y se da cuenta de que la ama. Seaweed y Penny también reconocen su amor durante la huida.

Con el concurso en marcha, Velma asigna a los agentes de policía la vigilancia del estudio de WYZT para evitar que Tracy entre. También manipula los resultados del concurso para garantizar que Amber gane. Penny llega al concurso con Edna, mientras Wilbur, Seaweed y los niños del Día del Negro ayudan a Tracy a infiltrarse en el estudio. Link se separa de Amber para bailar con Tracy; más tarde, lleva a la pequeña Inez al escenario para bailar en el concurso.

El intento de Amber de recuperar su corona de campeona fracasa. La pequeña Inez gana el concurso tras una oleada de apoyos de última hora, integrando con éxito The Corny Collins Show. Velma le cuenta a Amber su plan de amaño frente a una cámara manejada por Edna, lo que provoca su despido. El plató del Corny Collins Show se convierte en una celebración cuando Tracy y Link se besan.