Moscou, agosto de 1960. Muitos cães vadios desaparecem misteriosamente, capturados por um carro preto que perambula pela noite nas ruas da cidade, e ninguém sabe para onde são levados. Belka e Fortuin são as estrelas do Circo de Moscou por causa do seu número do foguete espacial e são muito amados pelo público. Para muitos filhotes, como Strelka, a situação é dramática. Um dia, porém, eles são sequestrados pelo carro misterioso e levados para o centro espacial, onde, sob orientação do instrutor Kazbek e com a ajuda do ratinho Venya, serão treinados para a conquista do espaço.