Dans une salle d'arcade, Ralph La Casse est le vilain mal aimé de Fix it, un jeu vidéo culte des années 1980. Son rôle est simple : il démolit tout tandis que Félix, le héros, répare inlassablement les dégâts grâce à son marteau magique. Aujourd'hui, Ralph en a plus qu'assez de ce rôle ingrat et de vivre quotidiennement dans une décharge. Lors d'une réunion des Méchants Anonymes (parodie des Alcooliques Anonymes), il confie son intention de devenir un gentil au grand dam de ses collègues ! Son chemin croise celui de Vanellope Van Schweetz, personnage haut en couleurs d'un jeu de course de kart Sugar Rush. Considérée comme une "anomalie" par les autres pilotes, la fillette est interdite de courses. Les deux exclus se rencontrent et font alors ce pacte : Ralph l'aide à participer au championnat en échange Vanellope promet de lui remettre sa médaille (récompense obtenue par le héros lorsqu'il gagne une partie). Réussiront-ils à atteindre leurs rêves ?