Der kleine Champion lebt zusammen mit seiner Großmutter Madame Souza und dem neurotischen Hund Bruno, der gerne Eisenbahnzüge verbellt, in einem kleinen Haus. Champion ist radsportbegeistert und bekommt von der Großmutter ein Kinderrad geschenkt, mit dem er fleißig trainiert. Als junger Mann kennt er nur ein Ziel: Die Teilnahme an der Tour de France. Großmutter Souza unterstützt ihn nach Kräften als Trainerin, Betreuerin und Mechanikerin. Sie erreichen die Tour-Teilnahme, doch Champion zeigt sich den Anforderungen nicht gewachsen; er bildet am Schluss des Feldes mit zwei anderen Teilnehmern ein Gruppetto. Die französische Mafia der amerikanischen Stadt Belleville sammelt die drei mit einem falschen Besenwagen auf und entführt sie per Schiff. Sie sollen in Belleville – eine Mischung aus New York und San Francisco – als Radfahrsklaven auf einer Maschine um die Wette fahren, wobei das Publikum Geldbeträge auf sie setzen kann.
Madame Souza nimmt mit Hund Bruno auf einem Tretboot die Verfolgung auf und landet mittellos in Belleville. Sie begegnet den exzentrischen Drillingsschwestern Les Triplettes de Belleville, gealterten Showstars, deren große Zeit vorbei ist. Die drei schlagen sich mit kleinen Engagements durch und ernähren sich ausschließlich von Fröschen, die sie mit Handgranaten aus einem Teich fischen. Sie nehmen Souza in ihre Wohnung und ihre Showgruppe auf. Bei einem Auftritt ist der Chef der französischen Mafia anwesend. Bruno wittert an ihm den Geruch von Champion und macht Souza aufmerksam. Die vier Damen schleichen sich am nächsten Tag in die Show-Gaststätte, in der die Radfahrer gefangen gehalten werden. Bewaffnet mit einer Bratpfanne, einer Handgranate und einem Schraubenschlüssel gelingt ihnen die Befreiung der Gefangenen, die samt der Maschine und den vier Damen davonfahren. Es kommt zu einer wilden Verfolgungsjagd durch die Stadt, die die Mafiakiller jedoch wegen ihrer untauglichen Autos verlieren. Madame Souza stellt sich auf der großen Brücke von Belleville allein gegen den Chef der französischen Mafia und bringt ihn zur Strecke.