«Cloudy with a Chance of Meatballs» handler om Flint Lockwood, en ung mann som elsker å finne opp ting, selv om de sjelden virker. Han drømmer om å finne opp noe som hjelper hjembyen hans, Swallow Falls, og som får faren hans til å være stolt over ham.
En dag finner han opp en maskin som gjør vann om til mat, og tester at den virker. Det gjør den, men han blåser alle sikringene, så Flint bestemmer seg for å koble den på det lokale kraftverket.
Der fungerer den enda bedre, faktisk så godt at den spinner ut av kontroll, ødelegger deler av byen, og forsvinner opp i skyene. Mens dette holder på, møter Flint meteorologen Sam, som nettopp har fått sin første reportasje ødelagt av oppfinnelsen hans.
Så begynner det å regne cheeseburgere. Byen er overlykkelig, men blir fort grådig, og Flint prøver å stoppe maskinen, bare for selv å bli stoppet av borgermesteren, fordi han tjener godt på Flints oppfinnelse. Mens ting går ad undas prøver Flint nok en gang å stoppe oppfinnelsen sin, før den tar livet av alt og alle …