本片是對日本鄉村生活的迷人及節奏緩慢的描繪。故事背景設定於1958年（昭和33年），一位大學教授「草壁達郎」（草壁タツオ）和他的兩個女兒「皋月、梅」（サツキ、メイ）搬進一個森林附近的一所舊房子，而教授的妻子「草壁靖子」因染上了結核病，在附近的一所醫院康復中。

搬來新家的皋月和梅，都在家中及附近發現各種奇妙的東西，如家裡藏著像是小黑球模樣的「煤炭球」（ススワタリ）。而梅某一天也在外頭發現可以將外表變不見「小龍貓」（チビトト）、為了追趕它而被引領到樹洞裡發現森林的守護者「大龍貓」（トトロ）；並且在一個下雨的晚上，當皋月和梅在公車站牌邊等爸爸時，她們都遇到了用樹葉擋雨、先前梅在樹洞裡看到的大龍貓。

之後有一天梅想把一個成熟的玉米帶給住在醫院的媽媽時、不小心迷了路，當眾人都尋便不著後，皋月跑去找大龍貓幫忙。之後大龍貓召喚了「貓巴士」（ネコバス），在貓巴士的幫助下，梅被迅速找到了，並且接送皋月和梅穿過鄉間，到醫院探望她們的媽媽。