电影以一段闪回开场，展现了华莱士(本・怀特黑德饰)和格罗米特是如何挫败犯罪头目费瑟斯・麦格劳的阴谋的。那只邪恶的企鹅企图偷走蓝钻石，结果被关进了一座戒备森严的动物园里。在牢房里，费瑟斯盯着一张华莱士和格罗米特的剪报，心里暗暗盘算着…… 复仇。
当下，格罗米特觉得家里华莱士为图省事捣鼓出来的小玩意儿实在是太多了。格罗米特在照料花园的时候，华莱士炫耀起了他的最新发明 —— 一个帮忙干活的机器人小矮人，叫 “万能零活机器人”，简称 “诺博特”(里斯・谢尔史密斯饰)。华莱士让诺博特在格罗米特的花园里干活，展示它的高效，可这一番操作下来，花园变得让格罗米特很不满意。
在警察局里，警长麦金托什(彼得・凯饰)正在应付新来的、热情过头的警员穆克吉(劳伦・帕特尔饰)。她指出了关押费瑟斯的那个号称牢不可破的牢房存在好几个漏洞，可麦金托什却把她赶出了办公室。
当地新闻报道了诺博特的事，还介绍了华莱士的这项发明是如何在镇上帮忙处理各种杂务的。正在动物园里的费瑟斯看到了这则新闻报道，便开始谋划起他那险恶的计划来。在被送回床上睡觉前，费瑟斯从来牢房巡查的保安那儿顺走了一只手套。
华莱士和格罗米特上床睡觉了，可诺博特充电时发出的巨大声响吵得格罗米特睡不着觉。格罗米特只好把它放到地下室，让它连着华莱士的电脑充电。回到动物园这边，费瑟斯用那只手套和一个机械臂操控警察局的电脑，入侵了华莱士的个人电脑文件。他把诺博特的设置改成了 “邪恶” 模式，于是诺博特就开始自己鼓捣起东西来了。
第二天早上，华莱士和格罗米特发现诺博特造出了一群诺博特机器人。华莱士以为它们是要去帮别人的忙，就把它们派到镇上去执行之前雇诺博特做的那些各种各样的任务。格罗米特心里起了疑，可华莱士坚持要让这些诺博特去干活。结果它们从街坊邻居那儿偷了好几样东西，这让穆克吉怀疑有一股犯罪浪潮正在袭来。麦金托什担心自己会因此受到负面影响，就让穆克吉把华莱士带过来，当作嫌疑人给登记了。
格罗米特察觉到诺博特们在搞什么邪恶勾当，可当他想提醒华莱士的时候，它们却装成乖乖干活的小机器人的样子。麦金托什和穆克吉来到了华莱士的家，可等华莱士想给他们展示诺博特的时候，却发现它们都不见了。警察基于对华莱士参与犯罪活动的怀疑，没收了他的发明。
镇上的居民开始对华莱士和他的发明发起抗议。格罗米特决定自己去调查诺博特的事。夜里，他骑上摩托车，跟着那些机器人来到了动物园，在那儿他发现这一切都是费瑟斯在搞鬼。那只邪恶的企鹅发现了格罗米特，就让初代诺博特设法除掉他，把格罗米特扔到了狮子笼里，然后自己登上一艘潜艇准备逃跑。结果诺博特自己摔了个仰面朝天，这一摔竟把它重置回了最初的 “善良” 模式。诺博特从狮子口中救出了格罗米特，还给他剪了个奇奇怪怪的发型。
麦金托什和穆克吉去市博物馆展示蓝钻石，结果却发现钻石被换成了一个萝卜。原来早在费瑟斯第一次阴谋被挫败的那晚，华莱士把钻石交还给麦金托什之前，钻石就已经被调包了。格罗米特目睹了这一幕，然后跑回家，却发现华莱士被费瑟斯和那些邪恶的诺博特绑了起来。格罗米特也被绑了起来，被扔在一个柜子里，而费瑟斯则砸开了一个旧茶壶，原来蓝钻石一直就藏在这个茶壶里，直到警察把他抓走之前都是如此。费瑟斯逃走时把他俩留在了那儿，不过诺博特用一台吹风机帮华莱士和格罗米特挣脱了束缚。
两位主角追着罪犯来到了一条运河边，罪犯上了一艘窄船。华莱士和格罗米特开走了麦金托什的船，这使得麦金托什和穆克吉骑着自行车在后面追赶。穆克吉看出费瑟斯才是真正的罪犯，而不是华莱士。在追赶过程中，华莱士用麦金托什藏起来的一堆靴子当作武器，朝诺博特们射击，把它们重置回善良模式。格罗米特跳到了费瑟斯的船上，可费瑟斯发现警察已经封锁了运河的出口。他把船横着驶向渡槽，导致格罗米特挂在了船边。华莱士心疼格罗米特，哀求他把蓝钻石交给费瑟斯来保住自己的性命，毕竟没了格罗米特，他可没法活下去。格罗米特把钻石扔给了费瑟斯，费瑟斯拿到钻石后就跳船了，任由格罗米特掉下去。诺博特们连成一串，接住了格罗米特，而那艘船则掉进水里爆炸了。
费瑟斯跳上了一列开往约克郡的火车。他掏出以为是蓝钻石的东西，结果失望地发现格罗米特用另一个萝卜把钻石调包了。钻石物归原主，交还给了警察，华莱士也洗脱了罪名。
麦金托什从警队退休了，而穆克吉则得到了晋升，她一心想着要抓住依然在逃的费瑟斯。华莱士又回去搞发明了，不过像拍拍格罗米特这样表达亲昵的事，他还是亲力亲为了。然后这两位好朋友举杯庆祝又圆满完成了一项任务。
华莱士发明了诺博特，本是用来完成各种家务和园艺活的。他和格罗米特的老对头费瑟斯・麦格劳在被关在动物园的时候，入侵了诺博特的系统，利用它制造了一群诺博特机器人去犯罪，还想陷害华莱士。
在华莱士的发明被警察没收后，费瑟斯乘潜艇逃出动物园，回到华莱士家去拿蓝钻石，之前他把钻石藏在一个茶壶里，还把给警察展示的钻石调包成了萝卜。费瑟斯逃走前把华莱士和格罗米特绑了起来，不过格罗米特已经重置了初代诺博特，所以它帮两人逃了出来，一起去追费瑟斯。
主角们追着费瑟斯来到运河边，设法把那群诺博特机器人重新设置回了善良模式。费瑟斯拿到钻石后差点让格罗米特摔死，不过诺博特们救了他。费瑟斯发现得太晚了，原来格罗米特像他之前那样用萝卜调包了蓝钻石，他现在只能空手逃跑了。
华莱士和格罗米特又回去搞发明了，而警员穆克吉则一心想着要抓住费瑟斯。