Oppfinneren Caractacus Potts kjøper en gammel racerbil og bygger den om til det fantastiske fartøyet Chitty Chitty Bang Bang, som kan både fly og flyte. Sammen med sine to barn og sin nye kjærlighet Truly Scrumptious styrer Caractacus bilen mot en magisk verden som er full av pirater, slott og eventyr. Musikalfilmen bygger på en barnebok av James Bond-forfatteren Ian Fleming.