Belka e Strelka são dois cachorrinhos que trabalham para um circo. Um dia, eles são sequestrados e levados até o centro espacial russo, onde serão designados para uma grande missão espacial com outros animais. Antes de partir, os dois terão que enfrentar um intenso treinamento para que tudo dê certo na viagem. Com a ajuda do ratinho Venya, os dois cachorrinhos terão a difícil missão de conquistar o espaço.