一场意外使得忠诚警犬和人类警官（彼得·黑斯廷斯 配音）合为一体，造就了半人半狗的超级警探“神探狗狗”。他担负起守护城市的使命，与老对手、天才反派猫咪佩蒂（皮特·戴维森 配音）进行了一场又一场斗智斗勇的较量。然而，当佩蒂制造出的克隆小猫“小佩蒂”（卢卡斯·霍普金斯·卡尔德隆 配音）意外走进他们的生活后，这场水火不容的猫狗大战渐渐有了转变。一场融合了冒险、欢笑与温情的旅程就此开启，也让神探狗狗重新认识了友情、家庭和责任的意义。