Alors que la famille Little passe de paisibles vacances, Snowball est enlevé. Stuart part à sa rescousse.

Stuart Little, la petite souris, éprouve l'envie de voyager et de s'aventurer dans de nouvelles contrées. Mais sa mère adoptive, Eleanor, n'est pas de cet avis. George, qui est comme un frère pour Stuart, le comprend très bien, mais il ne peut aller à l'encontre de la décision de maman.Un jour, alors qu'il conduit sa voiture miniature, Stuart fait la rencontre de Margalo, une jolie femelle canari poursuivie par un faucon. Stuart se charge de le semer. Commence alors une grande histoire d'amour entre la souris et l'oiseau. Stuart a enfin trouvé quelqu'un à qui se confier véritablement et qui comprend son besoin d'aventure.Mais le faucon jaloux va venir perturber leur idylle en enlevant Margalo. Accompagné du chat Snowbell, Stuart entreprend de retrouver et de secourir sa nouvelle compagne.

Désireuse d'adopter un enfant qui pourra jouer le rôle de frère auprès de son fils George, la famille Little se rend dans un orphelinat et est séduite par la grâce de Stuart, une petite souris. Mais Stuart aura bien du mal à se faire adopter par George, et surtout par le chat Snowbell.