센트럴 파크에 사는 일개미 Z-4195(Z-4195: 우디 알렌 목소리 분)는 평생 땅 파고 흙이나 옮기며 살기보다는 개성을 인정받고 싶어하는 개미사회의 이단아. 전투 개미인 친구 위버(Weaver: 실베스타 스탤론 목소리 분)를 만나 언제까지 이렇게 살아야하냐며 신세 타령을 늘어놓다가 술집에 몰래 놀러온 발라 공주(Bala: 샤론 스톤 목소리 분)를 만나 첫 눈에 반한다. 그러나 상대는 왕실의 통치권을 물려받을 공주인데다 전투개미 사령관 맨디블 장군(General Mandible: 진 핵크만 목소리 분)과 약혼한 사이다.

왕실 가족이 전부 참석하는 전투 개미 사열식날, Z는 발라 공주를 가까이서 보기위해 위버와 하루동안 신분을 바꾸고 사열식에 참석한다. 그러나 아뿔싸, 흰 개미들이 침공해 온다는 정보를 받은 맨디블 장군은 사열식에 참가한 전투 개미들을 전쟁터로 보내버린다. 얼떨결에 전쟁터로 보내진 Z는 우여곡절 끝에 치열한 전투에서 유일하게 살아 돌아와 전쟁 영웅으로 환대받는다. 훈장을 받는 자리에서 발라 공주와 상봉한 Z. 발라 공주도 술집에서 만났던 Z를 기억해내는 바람에 Z가 일개미라는 사실이 들통나고 만다. 신분을 바꾸는 것은 엄격한 카스트 제도의 개미 사회에서 중형에 해당하는 범죄다. 체포될 위기에서 Z는 얼결에 발라 공주와 함께 바깥세계로 통하는 수렁에 빠진다. 왕국은 공주가 반역자에 납치되었다며 발칵 뒤집어진다.

한편 Z와 공주는 천신만고의 모험을 겪으면서 이전에 들었던 곤충천국을 함께 찾아간다. 파리와 모기, 말벌들이 득실거리는 쓰레기통에서 신나는 하루를 보내며 사랑을 싹틔워가는 Z와 발라 공주. 그동안 왕국에서는 쿠데타를 꿈꾸는 맨디블 장군이 터널공사 개통식을 빌미로 일개미와 왕실 가족을 터널 속에 가두고 물로 몰살시킬 음모를 꾸민다. 맨디블의 속셈을 알아차린 발라 공주와 Z의 반격이 시작되고 위기에 처한 개미들을 구해내기 위해 Z는 묘안을 짜낸다. 일찍이 자아에 눈뜬 개미 Z가 바라던대로 신분차별이나 누구의 부당한 명령도 받지않고 자신의 선택대로 살아갈 수 있는 개미들의 새왕국은 과연 건설될 수 있을지.