故事發生在風景優美而又浪漫的法國。菲麗西（艾麗·范寧 Elle Fanning 配音）自幼失去了父母，住進了孤兒院。在那里，菲麗西邂逅了名為維克托（戴恩·德哈恩 Dane DeHaan 配音）的男孩，兩人之間結下了深厚的友誼。內心里，菲麗西一直希望能夠成為一名芭蕾舞者，但是她知道，如果一直待在孤兒院的高墻之內，她的愿望將永遠無法實現。維克托的腦袋里總是充斥著古靈精怪的奇思妙想，在他的幫助下，菲麗西找到了從孤兒院逃跑的方法，兩人結伴相互扶持踏上了前往巴黎的旅途，并且在經歷了千難萬險之后順利抵達目的地。到了巴黎后，菲麗西才發現，屬于她的冒險才剛剛拉開序幕——她通過偽裝身份考入著名芭蕾舞學校，在高強度訓練與嚴苛選拔中面臨重重考驗，同時發現競爭對手卡米拉（梅爾·布魯克斯 Mel Brooks 配音）暗中阻撓。維克托憑借機械天賦找到工作支持菲麗西，最終兩人合力揭穿陰謀并完成各自夢想，在歌劇院舞臺上實現藝術與科技的交匯。