История мультфильма Мартышки в космосе начинается с исчезновения зонда НАСА в межгалактической черной дыре. Агентство нанимает Хэма Третьего, внука первой обезьяны-космонавта, чтобы помочь вернуть пропавший зонд. Но Хэм, свободолюбивый клоун, больше заинтересован в развлечениях в невесомости, чем в оправдание своей семейной репутации космонавта. Однако, лентяй и шут вскоре становится героем, когда узнает истинную цену смелости, а его бесстрашные друзья лейтенант Луна и командир Титан рискуют всем, чтобы спасти мирных обитателей далекой планеты от злого диктатора Зартога.