Space Dogs is gebaseerd op het waargebeurde verhaal van Belka en Strelka, twee honden die in de jaren ’60 door de Sovjet-Unie de ruimte in werden gestuurd. In deze vrolijke film zien we hoe circushond Belka tijdens een mislukte act met haar stuntraket per ongeluk in de straten van Moskou belandt. Daar maakt ze kennis met de zwerfhond Strelka, die haar samen met haar onafscheidelijke rattenvriend Venya al snel wegwijs maakt in de buurt. Maar het duurt niet lang of de drie worden van straat geplukt om mee te doen aan het trainingsprogramma voor een ruimtemissie. Voor ze goed en wel in de gaten hebben wat er aan de hand is worden ze de ruimte in geschoten! Wat volgt is een doldwaas en hilarisch avontuur in de ruimte. Zal het ze lukken om veilig terug te keren naar Aarde?