Cuando amenazan con demoler su vivienda para construir un establecimiento, Carl Fredricksen, un antiguo vendedor de globos de 78 años, decide que ha llegado el momento de hacer realidad el sueño que siempre había compartido con su ya difunta esposa Ellie: explorar Sudamérica a lo largo y a lo ancho del continente. Sin pensárselo mucho, el anciano ata su casa a miles de globos y emprende un viaje a través del aire.
Sin embargo, la alegría del Sr. Fredicksen comienza a esfumarse cuando descubre que no está solo, sino que Russell, un pequeño boy scout vendedor de galletas, viaja con él. A diferencia del anciano, el niño está encantado con haberse incorporado al viaje en el último momento y ambos vivirán un viaje repleto de aventuras alucinantes, paisajes incomparables y, por desgracia, también de peligros.