Là-haut est une comédie d'aventure «Up», qui suit un vendeur de ballons de 78 ans, Carl Fredricksen, au moment où il réalise enfin le rêve de sa vie. Son désir de vivre une grande aventure le pousse à attacher des milliers de ballons à sa maison pour s'envoler vers les régions sauvages de l'Amérique du Sud. Mais il s'aperçoit trop tard de la présence d'un colis ayant la forme de son pire cauchemar : Russell, un jeune explorateur de 8 ans un peu trop optimiste, l'accompagnera dans son voyage.

Carl Fredericksen, un jeune petit garçon, rêve d'être un explorateur depuis qu'il a vu aux actualités du cinéma les exploits de Charles Muntz, célèbre aventurier qui, à bord de son dirigeable et accompagné de ses chiens, a découvert les chutes du Paradis, un tepuy perdu en Amérique du Sud, mais qui ensuite a ramené un squelette qui a été un faux pour les scientifiques, ce qui a contraint Charles à aller en Amérique du Sud dans un seul but : prouver qu'il a raison. Jouant dans la rue en imitant son héros, il fait la connaissance d'Ellie, une petite fille délurée qui partage le même rêve que lui.

Des années plus tard, Ellie et Carl se marient et rêvent d'aller jusqu'aux chutes du Paradis. Mais les mauvaises nouvelles s'accumulent : le couple ne peut pas avoir d'enfant et les économies pour leur grand voyage sont écornées par les aléas de la vie. Quand Carl peut enfin acheter des billets d'avion pour l'Amérique du Sud, Ellie tombe malade et meurt. Carl reste seul dans sa maison, la dernière debout dans un quartier que les engins de chantier rasent pour construire des immeubles modernes. Mais Carl, qui a maintenant 78 ans, refuse de vendre sa demeure et de partir en maison de retraite.

Un jour, un jeune «explorateur» (similaire à un scout) nommé Russell vient frapper à sa porte et lui demande s'il peut lui rendre service : il veut obtenir son badge d'aide aux personnes âgées. Pour se débarrasser de lui, Carl l'envoie à la recherche d'un oiseau imaginaire nommé le Dabou qui viendrait la nuit piétiner ses fleurs … Peu de temps après, un des camions du chantier renverse la boîte aux lettres de Carl ; celui-ci panique et en voulant repousser l'ingénieur qui veut réparer les dégâts, il le frappe à la tête avec sa canne et le blesse. La compagnie saisit l'occasion pour lui intenter un procès et le faire placer en maison de retraite.

Le jour où les employés de la résidence de retraite du Grand Chêne viennent chercher Carl, la maison s'envole grâce à des milliers de ballons attachés dans la cheminée : Carl part accomplir son rêve, aller s'installer aux chutes du Paradis. Mais il découvre que Russell était sur son palier au moment du décollage. Réticent à le faire rentrer, Carl finit par accepter. Après un orage qui a menacé leurs vies qui s'est avéré être un rêve, le vieil homme se réveille et commence à descendre la maison, mais lorsqu'il touche enfin le sol, il aperçoit les chutes du paradis … de l'autre côté de la falaise où la maison s'est posée. Énervé, il avance avec Russell, qui l'aide à tirer la maison par une corde chacun.

Plus loin, des chiens poursuivent quelqu'un ou quelque chose. Ils coursent jusqu'à ce que leurs colliers fassent un bruit assourdissant, dû à l'appareil auditif de Carl, qui vient d'arriver dans la jungle. Là, Russell annonce qu'il doit aller au "petit coin". Après avoir fini, alors qu'il mange du chocolat, il se rend compte qu'il lui en manque un bout. Il aperçoit alors un bec bariolé, et en conclut que c'est le petit Dabou. Mais il voit alors un animal se dresser devant lui, et revient avec lui. Il pose des questions à Carl sur le Dabou et cet avant-dernier lui répond oui tout le temps. Lorsque Russell en conclut que son animal est bel et bien l'oiseau dont parle Carl au début du film, Carl se retourne et voit l'animal géant, baptisé Kevin. N'y croyant pas, il refuse de le garder, mais lui et l'explorateur sont devenus inséparables. Le héros se voit donc contraint de dire oui une fois de plus. Ils avancent encore, et trouvent un chien, Dug, qui parle grâce à un collier. Il se révèle adorable, mais l'oiseau saute sur lui. Seul l'enfant parvient à convaincre le Dabou de cesser.

Mais les chiens eux, discutent. Leur chef, qui a la voix déformée à cause de son collier cassé, contacte Dug, qui semble être incapable du prodige d'avoir l'animal, juste pour rire. Ce dernier dit qu'il a l'oiseau, mais évidemment, personne ne le croit, et ce jusqu'à ce qu'il se tourne vers ce dernier. Les chiens courent alors pour retrouver Dug. Puis, le vieillard tente de se débarrasser du chien et de l'oiseau pour être tranquille, mais il n'y parvient pas, et c'est sur des rochers qu'ils se réunissent tous. Le Dabou crie alors et Dug explique qu'ELLE appelle ses petits. Étonné que Kevin soit une femelle, Russell est triste de devoir laisser le volatile rejoindre ses oisillons. C'est à ce moment que les trois chiens, Alpha (un doberman), Beta (un rottweiler) et Gamma (un bouledogue), arrivent et demandent à Dug où est son prisonnier, et le canin dit qu'il l'a perdu. Alors que les deux humains tentent de s'échapper en s'opposant à l'idée imposée par les animaux de les accompagner en tant que prisonniers, ils décident de les suivre, voyant la férocité dans les yeux des chiens. Ils arrivent dans une meute de chiens, où ils sont sur le point d'être dévorés.

Mais là, ce qui semble être leur maître leur dit de cesser. La personne s'avère être Charles Muntz. Ce dernier annonce que les deux personnages sont désormais leurs invités. Les deux protagonistes attachent la maison au mur pour entrer dans le dirigeable de l'explorateur. Les chiens préparent le banquet des invités, alors que Dug s'est vu attribuer la collerette de la honte et qu'Alpha s'est fait réparer son collier, lui redonnant la voix qu'il avait avant. Charles Muntz montre à nos héros ses squelettes d'animaux trouvés et mange ensuite avec eux. Durant le repas, Russell parle involontairement de Kevin, et malgré une tentative de Carl pour éviter le sujet et alors que l'oiseau est repéré par Muntz, ce dernier révèle son vrai visage en parlant de tous les explorateurs qu'il a tués pour ne pas qu'on entrave sa route dans sa quête pour l'oiseau, unique raison pour laquelle il est resté aux Chutes du Paradis. Fredericksen et l'enfant s'enfuient, et courent dans les montagnes afin de sauver leurs vies. Ils se débarrassent des chiens grâce à Dug qui a ralenti la meute et Kevin qui les a fait courir plus rapidement. Les chiens revienne bredouille, mais l'oiseau est blessé. Carl décide d'aider l'animal à retrouver sa progéniture mais ils sont localisés par l'ennemi, qui brûle la maison de Carl, le forçant à choisir entre cette dernière et l'oiseau. Il choisit la première, et le bambin n'en revient pas de cet acte. Le feu est éteint, et le lendemain, Russell boude. Alors que Carl découvre dans son livre d'aventures des photos de mariage dans les cases du livre d'aventure du début dans lequel Ellie avait mis des images, avec à la fin un mot pour encourager Carl à passer à autre chose, le jeune garçon s'envole avec des ballons pour sauver Kevin seul.

Il arrive au dirigeable et se fait capturer, et au moment d'être lâché dans le vide est sauvé par Carl qui est accompagné de Dug. Il attache la maison à la porte du dirigeable et entre pour sauver le géant. Ils entrent par les conduits d'aération et arrivent juste sur la cage où, avec une balle de la canne de Carl, ils distraient les chiens. Ils referment la porte et libèrent l'oiseau et la maison se détache à ce moment de la porte. La corde tombe et Russell s'y accroche. Il essaye de remonter mais Muntz a déjà envoyé des chiens sur des avions pour appâter la maison. Alors que Carl et les deux bêtes arrivent dans la salle des squelettes animaliers, Charles tente de tuer Carl avec une épée. Dug empêche cela, mais il est envoyé avec les autres chiens de la meute, le héros doit se battre avec sa canne. Les deux vieux hommes arrêtent après un mal de dos. C'est le moment où Dug se retrouve dans un cul-de-sac. Il recule, mais pendant ce temps Muntz a coincé Fredericksen et s'apprête à le tuer, tentative annulée par un crachat de dentier de la part de ce dernier. Fou, l'antagoniste détruit toute sa collection, dont une autre partie tombera dans les airs lorsque Dug fera tourner accidentellement le dirigeable. Kevin et Carl montent au-dessus du dirigeable et Muntz a une autre idée plutôt que les poursuivre. Russell de son côté s'est débarrassé des avions, et pose la maison sur le dirigeable pour récupérer les trois, dont Dug qui est devenu alpha en mettant la collerette de la honte au précédent Alpha, alors que son collier est redevenu cassé. Ils s'apprêtent à entrer, quand leur adversaire revient carabine en main. Il force Carl à retenir la maison et tente d'entrer. Tout à coup, Carl a une idée : il ordonne à l'enfant de saisir les deux bêtes et alors que leur ennemi parvient à entrer, Fredericksen montre du chocolat. Kevin ne résiste pas et saute de la fenêtre tandis que la maison se détache du dirigeable. Charles saute aussi, mais des ballons s'accrochent à ses pieds, le faisant tomber dans le vide et le conduisant donc à sa mort.

Le héros ne voit rien indiquant la position des 3 autres, mais il est rassuré de les voir accrochés à la corde qui retenait la maison. Ils remontent, et alors que Russell s'excuse pour sa maison en train de tomber, Carl répond que c'est juste une maison et plus tard, le Dabou est relâché près de ses petits. La mère part avec ses petits, et les deux protagonistes prennent le contrôle du dirigeable.

Lors de la cérémonie des apprentis explorateurs, le père de Russell n'est pas là, car comme il a dit avant, il n'est jamais là. C'est donc Carl qui vient à sa place et aussi pour que le badge d'assistance à personne âgée ne soit pas donné pour rien. Russell reçoit cependant en plus le badge d'explorateur d'Ellie que le vieil homme avait gardé durant toutes ces années. Le film prend fin alors que les deux héros mangent une glace en jouant à un des jeu favoris de l'enfant.

Le dernier plan du film montre les Chutes du Paradis avec la maison qui repose désormais dessus, comme le veuf avait promis à sa femme.