È il 1939 e Carl Fredricksen sogna di vivere incredibili avventure come il suo idolo Charles Muntz, un esploratore che viaggia in giro per il mondo con i suoi cani, in cerca di animali rari. Un giorno, mentre Carl corre con il suo palloncino blu per le strade del suo quartiere, sente una voce provenire da vecchia casa; quando si avvicina, incontra Ellie, una bambina che sogna di andare in Venezuela alle Cascate Paradiso.

L’incontro tra Carl ed Ellie sarà sconvolgente, tanto che Carl prometterà a Ellie di portarla un giorno alle Cascate Paradiso. Da quel momento i due non si lasceranno mai, trascorreranno tutta la vita insieme, ma a causa di una brutta malattia Ellie morirà prima che Carl riesca a mantenere la promessa fattagli. Il dolore per la perdita di Ellie ha trasformato Carl in un anziano scorbutico che non vuole avere nulla a che fare con il mondo esterno.

Tutto questo però sta per cambiare, Russel, scout di 8 anni, bussa alla porta di Carl per offrirgli il suo aiuto con lo scopo di ottenere un distintivo-scout “assistenza sugli anziani”, ma come previsto lui gli chiude la porta in faccia. Potrebbe finire qui, invece l’incontro dei due coincide con il giorno dello sfratto, giorno in cui Carl ha deciso di attuare il suo piano: dopo aver gonfiato migliaia di palloncini colorati con l’elio e averli legati alla casa, spicca il volo verso le Cascate Paradiso. Come ben sappiamo ogni viaggio ha i suoi imprevisti… rimasto bloccato nella veranda, Russel bussa nuovamente alla porta di Carl che questa volta non potrà che accoglierlo in casa, e tra numerose peripezie i due arriveranno in Sud America, alle Cascate Paradiso, dove li attende una splendida avventura.