In einem verborgenen Universum werden Puppen anthropomorphisiert und für ein einzelnes Kind ausgewählt, während deformierte Puppen in die abgelegene Stadt Uglyville fallen gelassen werden. Zu diesen Puppen gehört die idealistische Moxy (Kelly Clarkson), die trotz Uglyvilles Bürgermeister Ox (Blake Shelton) von der "großen Welt" träumt und für ein Kind ausgewählt wird ("Heute ist der Tag" / "Könnte nicht besser sein"). ihr zu versichern, dass dies ein Mythos ist. Auf Anraten des Dorfes. Lucky Bat (Wang Leehom), Moxy betritt das Loch, aus dem neue hässliche Puppen kommen, in der Hoffnung, mit Hilfe von Lucky Bat und ihren Freunden, dem lockeren hässlichen Hund (Pitbull), dem zynischen Bäcker Wage (Wanda Sykes), die große Welt zu erreichen. und starker, leiser Babo (Gabriel Iglesias).
Moxy und ihre Freunde folgen dem Tunnel zum Institut für Perfektion ("Heute ist der (perfekte) Tag"), wo Puppen eine Reihe von Tests durchlaufen, die in "The Gauntlet" gipfeln, einem Hindernisparcours, der auf einem menschlichen Haus basiert ihr perfektes Kind. Der oberflächliche Puppenführer des Instituts, Lou (Nick Jonas), trifft die hässlichen Puppen ("The Ugly Truth"), gibt jedoch an, dass sie nicht den Standards für die Teilnahme am Gauntlet entsprechen. Angesichts von Moxys Bestimmtheit willigt Lou ein, sie es versuchen zu lassen, in der Hoffnung, ihren Optimismus zu ruinieren. Die Freunde treffen eine perfekte Puppe namens Mandy (Janelle Monáe), die die hässlichen Puppen eher akzeptiert und schlecht sieht, sich aber weigert, eine Brille zu tragen und als "unvollkommen" bezeichnet zu werden.
Die ersten Trainingstage der Ugly Dolls ("You Make My Dreams") enden in einer Katastrophe. Sie verkleiden sich wie die perfekten Puppen für eine bessere Chance, die Große Welt zu erreichen ("All Dolled Up"). Lou schickt die Spy Girls, ein Trio rücksichtsloser perfekter Puppen - Tuesday (Bebe Rexha), Kitty (Charli XCX) und Lydia (Lizzo) -, um Ox zu entführen, und lässt ihn gestehen, dass er und Lou einst Freunde waren, die für die trainierten Gauntlet, bis Ox seine Standards verfehlte und in den Papierkorb der Puppenfabrik verbannt wurde. Danach stieg er ein, um Uglyville den Weg zu ebnen, wo er die Große Welt vor seinen hässlichen Puppenkollegen geheim hielt, um sie vor derselben Ablehnung zu schützen. Demoralisiert gibt Moxy ihre Suche auf und kehrt nach Uglyville zurück.
Als die Bewohner von Uglyville die Wahrheit erfahren, verlieren sie ihre Moral. Am nächsten Tag, als Moxy sich mit einem Leben voller Traurigkeit und Selbsthass abfindet, besucht Mandy sie und überzeugt sie, dass das, was Lou sagte, keine Rolle spielt, nur Moxys Glaube, dass es eine gibt Kind für sie in der großen Welt ("Unbreakable"). Mit erneuertem Selbstvertrauen beschließt Moxy, sich wieder dem Handschuh anzuschließen, doch sie und Mandy werden von den Spionagemädchen auf Befehl von Lou entführt, sie in den Papierkorb zu bringen. Der Rest der hässlichen Puppen erfährt bald davon und kommt zu ihrer Rettung und sie erreichen den Panzerhandschuh, zu Lous Leidwesen.
Während die hässlichen Puppen die Herausforderungen meistern, lenkt der hässliche Hund einen Roboterhund ab, indem er sich verkleidet und tanzt, um den anderen hässlichen Puppen zu helfen ("Bon Bon") und Lou dazu veranlasst, zu versuchen, Moxy zu sabotieren. Kurz vor der Ziellinie bringt Lou ein Roboterbaby zum Weinen, nachdem er ihm ins Gesicht getreten hat, und fordert die perfekten Puppen, einschließlich der Spy Girls, auf, ihn zu meiden, während ein einfühlsamer Moxy das weinende Baby tröstet. Lou überquert die Ziellinie, aber Moxy und ihre Freunde werden als Gewinner bezeichnet, um ein Kind glücklich zu machen - der wahre Zweck einer Puppe. Lou wird von Lydia als "Prototyp" entlarvt, was zu den ursprünglichen Standards führt. Wütend versucht Lou - in einem letzten Versuch, die hässlichen Puppen davon abzuhalten, das Haus zu verlassen - mit einer riesigen Stricknadel das Portal zur Großen Welt zu zerstören. Er glaubt, wenn er nicht gehen kann, kann es niemand. Er wird von den hässlichen Puppen vereitelt und von einer Puppe namens Nolan in die Waschmaschine geworfen.
Die hässlichen Puppen und die perfekten Puppen reparieren das Portal, schließen Frieden und verschmelzen ihre Heimatstädte, um die Stadt der Unvollkommenheit zu schaffen ("The Big Finale"). Moxy geht schließlich durch das Portal, wo sie in die Arme ihres besonderen Kindes gelegt wird, eines kleinen Mädchens namens Maizy, dem ein Zahn wie Moxy fehlt, sehr zu ihrer Hochstimmung.
Während des Abspanns ("Broken & Beautiful") wird gezeigt, dass die Ugly Dolls, Mandy und die Spy Girls jeweils ihr eigenes spezielles Kind mit ähnlichen Eigenschaften gefunden haben, mit Ausnahme von Lou, der die einzige Puppe ohne Kind ist, während Lou herabgestuft wird und zum Hausmeister gezwungen, vom Roboterhund verurteilt und beaufsichtigt.