森に住む3匹のシマリス兄弟、リーダー格で多彩なアルビン、頭脳派のサイモン、ナイーブで甘えん坊のセオドア。ある日、3兄弟の住む木が伐採されトラックで運ばれる。クリスマス・ツリーとなった木の穴から顔を出した3匹が見た風景は、森ではなくジェット・レコード社のロビーだった…。そのジェット・レコード社にやってきたのは売れない作曲家のデイブ・セビル（ジェイソン・リー）。数ヶ月前に彼女にフラれ、今日も寝坊して遅刻した彼は、大学時代の友人で今はレコード会社トップのイアン・ホーク（デビッド・クロス）に、新曲を売り込みにきたのだった。数分後、イアンに才能をけなされ、オフィスから追い出されたデイブは、知らぬ間にシマリス3兄弟を家に連れて帰ってしまう。こうして一人と3匹の不思議な共同生活が始まった。ところが、朝からTVは大音量、家電で遊び放題、食べ物は散乱。たった1日でアルビンたちはデイブの家も生活もめちゃくちゃにしてしまい、おまけに元ガールフレンドのクレア（キャメロン・リチャードソン）との復縁のチャンスも台無しにしてしまう。そんな中、デイブは3兄弟が言葉をしゃべり、歌も歌えることを知り、デイブ自身の曲をシマリスたちに歌わせようと思いつく。すると、今まで売れなかった曲は大ヒット。歌って踊るキュートなシマリス3兄弟は、一気にスーパースターダムへと駆け上がり、デイブと3兄弟はいつしか家族のような関係になっていった。しかし、イアンのたくらみによって、デイブと3匹の仲は引き裂かれてしまう。ヒットチャートをものにし、全米ツアーでスポットライトを浴びる3兄弟であったが、過密スケジュールの日々。そんな毎日の中で、アルビンたちは、いちばん大切なものがデイブとの生活だったことに気付く。はたして、もう一度みんなで一緒に暮らしたいという願いは叶うのか……？