Champion bor hos sin bedstemor Madame Souza. Han keder sig frygteligt, indtil Madame Souza opdager, at han er allermest lykkelig, når han sidder på en cykel. Så Champion får lov at bruge al sin tid på cykling og som voksen er han klar til Tour de France.
Men undervejs kidnappes han af to mystiske mænd og Madame Souza og hunden Bruno følger efter for at redde ham. Deres søgen bringer dem helt til Belleville, hvor de møder Belleville-trillingerne, tre excentriske damer, der tilbage i 1930’erne var spillestedernes store stjerner.
Trillingerne beslutter sig for at hjælpe Madame Souza, og ved hjælp af Brunos fabelagtige lugtesans er de snart på sporet af Champion.