高度な文明が発達した動物たちの楽園ズートピア。そこは、誰もが夢を叶えられるところだった。田舎町バニーバロウで育ったウサギのジュディは、幼い頃から、世界をより良くするために警察官になりたいと思い描いていた。サイやカバといった大型動物だけが警察官になっているものの、ジュディは警察学校を首席で卒業。ウサギとして初めて警察官になり、ズートピアに赴任する。しかし、動物たちの連続行方不明事件が発生し、捜査に向かうのはサイやゾウといった大型の同僚たちばかり。スイギュウの署長ボゴはジュディの能力を認めようとせず、駐車違反の取締りを命じる。そんな中、街で困った様子のキツネの親子を助けたところ、彼らは詐欺師だった。だまされショックを受けるジュディに、詐欺師のニックは、何にでもなれると思っていても無理だと言い放つ。落ち込むジュディだったが、諦めずに、未捜査のままになっているカワウソのオッタートンが行方不明になっている事件の捜査に名乗り出る。ジュディを応援するヒツジのベルウェザー副市長の後押しもあり、ボゴは期間は2日間のみであること、失敗したらクビにすることをを条件に、やむなく捜査を任せる。チャンスを掴んだものの、手がかりは皆無だった。そこでジュディは、街に精通しているニックに協力を依頼。秘密を握られているニックは、渋々彼女の捜査に付き合うことにする。ニックの情報網を駆使し聞き込みを続けるうちに、ついにツンドラ・ラウンでオッタートンの痕跡が残る車を見つける。しかしその車はツンドラ・タウンの闇のボス、ミスター・ビッグのものであり、ジュディとニックは捕まってしまう。何とかこの危機を切り抜けたジュディとニックは、新たな手がかりを掴むとともに、ズートピアに何かが起ころうとしていることに気付く……。