Мультфильм создан по знаменитой сказке Ю. К. Олеши. В стране Трёх Толстяков предреволюционная обстановка — недовольство бедной части общества, попытки поднять мятеж. Идейными вдохновителями революционеров являются оружейник Просперо и гимнаст Тибул. Один из главных героев повести, учёный, доктор Гаспар Арнери, сочувствует народу, хотя сам — довольно обеспеченный человек. Поднявшие мятеж гвардейцы дворцовой стражи испортили чудесную куклу наследника Тутти, подобную внешне живой девочке, и доктору отдан приказ починить механизм за одну ночь под угрозой строгого наказания.