Ralph is het zat om overschaduwd te worden door Fix-it Felix Jr., de held van de arcade-game waar ze beiden in zitten. Na jarenlang altijd maar weer hetzelfde te doen en te zien hoe Felix alle eer krijgt, besluit Ralph dat hij er helemaal genoeg van heeft de slechterik te zijn. Hij neemt het heft in zijn eigen reusachtige handen en gaat op een groot game-avontuur dwars door alle gamewerelden heen om te laten zien wat je echt nodig hebt om de held te kunnen zijn. Tijdens zijn grote avontuur ontmoet Ralph de harde meedogenloze Sergeant Calhoun uit de game Hero’s Duty en het irritante buitenbeentje Vennellope van Schweetz uit de zoete cart-racing game Sugar Rush, die weleens zijn grootste vriend kan zijn. Maar alles verandert als een dodelijke vijand wordt ontketend die de gehele arcadewereld en Venellope bedreigt. Krijgt Ralph het voor elkaar om zijn droom te verwezenlijken en de arcadewereld te redden voor het te laat is?