Flint Lockwood, lycéen, est inventeur. Avec l'aide de son amie Sam Sparks, il se pourrait même qu'il change le monde... s'il ne le détruit pas avant.

Marceau Léonetti, policier compétent et énergique, décoré de la Légion d'honneur pour acte de bravoure, arrête par hasard le fils d'un avocat influent qui conduit en état d'ivresse, mais ce dernier promet de se venger. Quelques mois plus tard, l'avocat retourne complètement les faits en décrivant Léonetti comme violent et incompétent. Afin d'étouffer l'affaire, Marceau est muté dans un petit commissariat de quartier. Il y rencontre Jeanne, nouvelle auxiliaire de police, avec qui il fait équipe pour enquêter sur des petits délits dans les cinémas. Entretemps, la hiérarchie de la police a un problème difficile: retrouver pour un procès qui doit débuter dans 10 jours un témoin important disparu depuis plusieurs années. En désespoir de cause, ils soumettent le travail à Marceau en lui faisant croire qu'il s'agit d'un travail de routine peu important. Ce dernier commence alors avec Jeanne une enquête pratiquement désespérée. La seule piste: le dernier domicile connu du témoin.