작은 마을 오키 오크스에 사는 꼬마 닭 치킨 리틀은 하늘 조각이 머리 위로 떨어졌다며 학교 종을 울려 온 마을을 공포에 몰아넣는다. 하지만 그 조각을 찾지 못하자 모두 도토리였다고 생각하고, 치킨 리틀은 하루아침에 마을의 웃음거리가 된다. 1년 뒤, 미운 오리 애비, 덩치만 크고 겁 많은 돼지 런트, 물이 든 헬멧을 쓰고 다니는 피시 등 소외된 친구들과 어울리던 치킨 리틀은 아빠 벅에게 인정받고 명예를 되찾기 위해 야구팀에 들어가 안간힘을 쓴다. 그런데 그날 밤, 또다시 정체불명의 '하늘 조각'이 그의 머리 위로 떨어진다. 이번만큼은 결코 착각이 아니라는 사실을 알게 된 치킨 리틀과 친구들은 마을 전체를 뒤흔들 엄청난 비밀과 마주하게 된다.