Der Film erzählt von Flint Lockwood, einem leidenschaftlichen Tüftler mit guten Ideen, die bisher leider immer nach hinten losgingen. Dazu gehören unter anderem angriffslustige Rattenvögel, ein Gerät zum Übersetzen von Affengedanken in menschliche Sprache und Aufsprühschuhe, die man nicht mehr ausziehen kann. Zwar steht auch sein Vater nicht mehr auf seiner Seite, doch aufgeben möchte er nicht, denn er ist fest davon überzeugt, dass er eines Tages etwas entwickeln wird, was die Menschen glücklich macht. Seine neueste Idee: Wasser in Essen zu verwandeln. Und nach ein wenig Bastelarbeit hat er es wirklich geschafft, eine Maschine zu bauen, die Wasser in Essen verwandelt, den sogenannten FLDSMDFR (gesprochen: Flitzem-deför; englisch Flint Lockwood Diatonic Super Mutating Dynamic Food Replicator, deutsch etwa: Flint Lockwoods Diatonischer Super-Mutierender Dynamischer Futter-Replikator). Doch dummerweise macht auch diese Maschine sich selbstständig, zerstört den Rathausplatz und schießt in die Wolken.
Er trifft auf Sam Sparks, eine junge Fernsehreporterin, die in letzter Zeit auch nicht viel Glück in ihrem Job hatte. Sie kommen ins Gespräch und während sie so reden, fällt ihnen plötzlich auf, dass eine riesige Regenwolke auf sie zu zieht. Doch statt Wasser regnet es plötzlich Hamburger. Flint begreift sofort: Das ist seine Maschine, die in einer Regenwolke steckt. Er rennt sofort nach Hause und baut ein Gerät, mit dem man der Maschine sagen kann, was sie produzieren soll. Von nun an produziert die Maschine das Essen auf Bestellung. Immer an seiner Seite ist Sam Sparks, die fleißig darüber berichtet.
Doch die Leute verlangen immer mehr Essen und die Maschine gerät außer Kontrolle, wodurch sie Spaghetti-Tornados, riesige Fleischbällchen und Ähnliches produziert. Flint beschließt, zusammen mit Sam und seinem Affen in die Wolke zu fliegen und die Maschine zu zerstören.
Nach einem langen Weg durch die Wolke und dem Überwinden seltsamer Gegner, wie lebende Brathähnchen, erreichen sie die Maschine und besprühen diese mit den Aufsprühschuhen. Nun kann die Maschine nicht mehr produzieren und explodiert, gerade noch rechtzeitig, bevor die Stadt unter einer Lawine aus Lebensmitteln begraben wird.
Flint wird als Held gefeiert und seine Erfindungen werden endlich respektiert.