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Un giorno, la colonia di cui Remy fa parte viene scoperta dalla signora, che prende a fucilate i topini, così che sono costretti a fuggire su barche di fortuna, lungo un affluente della Senna. Nella confusione della fuga Rémy rimane indietro per salvare il libro del suo affezionatissimo cuoco e si perde nelle fogne di Parigi. Lo aiuta il fantasma di Gusteau che lo conduce proprio all'interno del suo ristorante, attualmente gestito da un bieco affarista, un nuovo capocuoco, chiamato Skinner. Mentre Rémy osserva i cuochi al lavoro, arriva un giovane sguattero, Linguini, che viene assunto solo per pietà nei confronti della madre Renata, una vecchia fiamma di Gusteau, che lo raccomanda. Linguini è maldestro e incapace perfino di fare lo sguattero, mentre pulisce per terra fra cadere la pentola della zuppa che finisce per metà sul pavimento. Per non farsi accorgere, la riempie d'acqua e per dargli sapore aggiunge a casaccio spezie e verdure, ottenendo un intruglio che quando lo assaggia lo fa vomitare. Allora il topino che ha assistito a tutta la scena, dapprima inorridito, cerca di scappare ma quando passa davanti alla pentola della zuppa non resiste alla tentazione di modificarla e butta dentro sapori e verdure che corregono il sapore della zuppa. Linguini è scoperto da Skinner con il mestolo in mano e sta per scoppiare un licenziamento, ma la zuppa nel frattempo è stata servita in sala e ha riscosso molto successo presso i clienti del ristorante e di una critica gastronomica Le Claire, presente che il giorno dopo recensisce il ristorante in modo lusinghiero. Gli altri cuochi, non sapendo dell'esistenza del topo, credono che sia stato Linguini a cucinare la nuova zuppa, e per questo gli viene chiesto di prepararla di nuovo. Il ratto viene scoperto, catturato e condannato a morte; viene affidato a Linguini che lo porta sulla Senna per annegarlo ma si accorge che il ratto è intelligente. Rèmy e Linguini si mettono d'accordo e decidono di collaborare. Rémy guida Linguini come fosse una marionetta infatti, Linguini muove gli arti in modo sincrono, quando il topo gli tira certi ciuffi di capelli, come se fossero una briglia di un cavallo. Rémy, il topastro, ne approfitta quindi per esprimere il suo grande talento gastronomico, per mezzo di Linguini che si prende il merito.
Non tutto va così liscio, il capocuoco Skinner, pur essendo ammirato, è invidioso e mette alla prova Linguini con una ricetta difficile anche per Gusteau, le animelle di vitello, che viene modificata da Rémy, ottenendo il solito successo. Skinner è incredulo, sospetta qualcosa ma non riesce a capire bene cosa ci sia che non va, finché riceve una lettera che gli rivela un segreto, Linguini è il figlio misconosciuto di Auguste Gusteau. Skinner consulta un avvocato, gli spiega la situazione, capisce che lo sguattero diventerà il padrone e cerca di correre ai ripari ma Rémy se ne accorge e porta via la lettera del testamento, per cui Linguini riesce a prendere possesso del locale del padre ed a salire alla massima carica di capocuoco. La delizia dei piatti preparati con l'abilità di Rémy e la prestanza di Linguini fanno riacquistare una stella al locale, incuriosendo Anton Ego che decide di voler assaporare i piatti preparati dal nuovo chef. Ego, pur essendo inizialmente prevenuto contro il ristorante, assapora una rielaborazione della ricetta ratatouille, piatto originariamente povero che fa tornare alla mente di Ego i ricordi della sua infanzia, quando mangiava la ratatouille preparata dalla mamma. La cucina di Rémy riesce a conquistare il critico, che vuole conoscere il cuoco e Linguini e Colette Tatou decido di dirgli la verità, presentando il topo chef al critico gastronomico che scrive una recensione lusinghera sul locale che guadagna un'altra stella. Invece Skinner denuncia all'autorità sanitaria la presenza di topi in cucina e fa chiudere il locale. Linguini, Colette e Rémy non si perdono d'animo, aprono un nuovo ristorante il Ratatouille, locale più piccolo ma molto frequentato, mentre la colonia di topi si trasferisce in soffitta, dove viene apparecchiato un ristorantino apposta per loro. Il critico Ego diventa così un assiduo frequentatore del nuovo bistrot, assaporando la gamma completa dei piatti preparati dal topino Chef Rémy.