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Judy Hopps, una coniglietta originaria di Bunnyburrow, coltiva il suo sogno d'infanzia di diventare un ufficiale di polizia nella grande città di Zootropolis. Il primo giorno di lavoro viene accolta calorosamente dal simpatico e grassottello ghepardo Benjamin Clawhauser, ma malgrado abbia frequentato con grandi risultati l'accademia di polizia, Judy è relegata al ruolo di ausiliario del traffico da parte di Capitan Bogo, un bufalo, che dubita del suo potenziale a causa delle sue dimensioni. Nel frattempo, Bogo spiega che negli ultimi tempi a Zootropolis sono scomparsi 14 predatori senza lasciare tracce. Al suo primo giorno, Judy si imbatte nella volpe Nick Wilde e nel fennec Finnick, due truffatori.

Il giorno seguente, Judy abbandona il suo lavoro per arrestare Duke Donnolesi, una donnola che ha rubato dei bulbi vegetali noti come Midnicampum Holicithias. Bogo la rimprovera, ma una lontra, Mrs. Otterton entra nell'ufficio del Capitano chiedendo a qualcuno di trovare suo marito Emmitt, il quattordicesimo caso di predatore scomparso a Zootropolis. La protagonista si offre di ritrovarle il marito, il capo si ritrova costretto ad accettare poiché l'Assistente del Sindaco, la pecorella Dawn Bellwether, elogia l'intraprendenza di Judy. Bogo concede alla coniglietta 48 ore per trovare Otterton, a condizione che dia le dimissioni se fallisce.

Dopo aver scoperto che Nick era presente nei pressi dell'ultimo avvistamento di Otterton, Judy lo ricatta per aiutarla registrando segretamente una confessione spontanea sulla sua evasione fiscale. Scoprono che Otterton è salito su una limousine di proprietà del criminale Mr. Big, un topo ragno, il quale rivela che Otterton, il suo fiorista, è diventato "selvaggio" e ha attaccato il suo autista, Manchas. A casa sua, la pantera Manchas afferma che Otterton aveva menzionato gli "ululatori notturni" dopo l'attacco. Poco dopo, Manchas stesso diventa selvaggio e attacca la coppia. Judy salva Nick bloccando il felino e chiama la Polizia. Quando arrivano Bogo e altri agenti, tuttavia, la pantera è scomparsa. Bogo chiede le dimissioni della coniglietta, ma Nick gli ricorda coraggiosamente che Judy ha ancora 10 ore per risolvere il caso.

Al municipio, Bellwether dà ai due amici l'accesso al sistema di telecamere stradali della città. Scoprono che Manchas è stato catturato dai lupi, che Judy suppone siano loro gli "ululatori notturni". TroverAnno Otterton e gli altri predatori scomparsi imprigionati al Cliffside Asylum, un vecchio ospedale dismesso fuori città, dove il sindaco, il leone Leodore Lionheart, li tiene nascosti mentre una scienziata cerca di determinare la causa del loro strano comportamento. Lionheart e coloro che sono coinvolti vengono arrestati e Bellwether diventa il nuovo sindaco. Judy, lodata per aver risolto il caso, è ora amica di Nick e gli chiede di unirsi al corpo di Polizia come suo partner. Tuttavia, egli viene sconvolto in una successiva conferenza stampa, in cui Judy suggerisce una causa biologica per il comportamento selvaggio dei predatori, facendolo andare via deluso e arrabbiato. Le sue osservazioni provocano tensioni tra predatori e prede e, presa dai sensi di colpa, Judy abbandona il suo lavoro.

Tornata a Bunnyburrow, Judy capisce che gli ululatori notturni non sono lupi, ma in realtà dei fiori tossici che hAnno gravi effetti stupefacenti sui mammiferi. Dopo che lei torna a Zootropolis e si riconcilia con Nick, i due trovano Donnolesi, che dice loro che gli ululatori notturni che stava rubando erano per un montone chiamato Doug. TroverAnno Doug in un laboratorio nascosto nei tunnel della metropolitana, dove crea una droga illegale fatta da ululatori notturni, che spara ai predatori con una pistola a dardi.

I due amici si impossessano della pistola e del siero, ma prima che possano raggiungere la centrale di Polizia, Bellwether li trova e ruba le prove, rivelandosi come il capo di una cospirazione che punta alla supremazia delle prede. Judy e Nick sono intrappolati in una teca interrata dopo che Nick rifiuta di abbandonare l'amica quando è ferita. Bellwether spara un proiettile di siero alla volpe per spingerlo ad uccidere la coniglietta e chiama la Polizia, ma la coppia ha sostituito i proiettili di siero nella pistola di Bellwether con dei mirtilli. Furibonda, la pecora minaccia di incolpare Judy e Nick per gli attacchi, ma Judy ha registrato la confessione di Bellwether. Bogo e la Polizia arrivano e Bellwether viene arrestata.

Nel notiziario che segue, Lionheart nega la conoscenza del piano di Bellwether e afferma che il suo sequestro dei predatori impazziti è stata "la cosa sbagliata per la ragione giusta". Gli animali selvaggi sono curati con un antidoto, Judy ritorna agente e Nick diventa la prima volpe ufficiale della polizia della città, oltre che il suo partner. Infine, per festeggiare, tutti gli abitanti della città assistono al concerto di Gazelle, dove canta la canzone Try Everything.