Девочка по имени Пенни (Майли Сайрус) и её пёс Вольт (Джон Траволта) участвуют в съёмках телесериала, в котором Вольт с помощью фантастических технологий наделён сверхспособностями. По сюжету сериала, Пенни и Вольт противостоят гнусному злодею — доктору Калико, (он же — Зеленоглазый любитель кошек), который похитил отца Пенни, учёного, превратившего Вольта из обычного щенка в суперпса.

После очередной победы над целой армией наёмников Зеленоглазого, пытавшихся похитить Пенни для шантажа её отца, который отказался работать во вред человечеству, съёмочный день окончился, все свободны. Но только не Вольт. По замыслу хитрых алчных руководителей съёмок, пёс не должен знать, что он всего-навсего актёр, а все его способности: ультразвуковой супергавк, стреляющие лазерами глаза, возможность обгонять ракеты — применение современных технологий съёмочной площадки. «Пока пёс верит — зритель верит» — девиз режиссёра и цель голливудского агента настоящей Пенни, которая искренне любит Вольта и за пределами сценария. Ведь он живёт в трейлере и кроме съёмочной площадки ничего не видел, а поэтому ничего не знает о той, другой жизни — жизни настоящей собаки. Пенни даже запрещают взять Вольта на выходные.

Чтобы вызвать реалистичное отчаяние на душе Вольта (для поднятия рейтингов), по изменённому сценарию Зеленоглазый всё-таки похищает Пенни и обещает, что пёс больше никогда не увидит свою хозяйку. Во время съёмок Вольта запирают в его трейлере, откуда он умудряется сбежать, чтобы освободить Пенни, так как думает что всё происходит на самом деле.

При неудачной попытке пробить окно здания в реальном мире, Вольт теряет сознание и падает в коробку с пенопластом. Коробку по ошибке оформляют как посылку, и отправляют в Нью-Йорк.

Вольт оказывается в чужом городе в реальной жизни, в которой всё не так, как в кино. Пёс этого не знает, но уверен, что сверхспособности ему помогут в поисках Пенни. Он решает взять в плен кошку — союзника Зеленоглазого, сопровождающего того повсюду.