Den flygande hunden Belka kastas plötsligt ut från cirkusen när hennes raket slutar att fungera mitt under en föreställning. På Moskvas gator lär hon känna den häftiga Strelka och råttan Lyonya, den nya trion upptäcker snart att de skuggas av en mystisk svart bil. De blir tillfångatagna och vaknar upp mitt i det ryska rymdprogrammet!