Nadat zijn nieuwste creatie per ongeluk het stadscentrum verwoest en vervolgens de lucht in schiet, vreest Flint Lockwood aanvankelijk dat zijn carrière als uitvinder voorbij is. Maar dan gebeurt het ongelooflijke: Het regent overheerlijke cheeseburgers - zijn machine werkt! Maar de mensen krijgen maar geen genoeg van de smakelijke traktaties totdat de machine op hol slaat en gigantische spaghetti-tornado's met enorme gehaktballen op de aarde loslaat. Met de hulp van weerverslaggever Sam Sparks en zijn assistent Steve, een pratende aap, moet Flint een manier vinden om de op hol geslagen machine uit te schakelen voordat de wereld bedolven wordt onder de megagrote gehaktballen.