Jim Carrey é o Sr. Popper, um empreiteiro bem-sucedido que mora em Manhattan e que está prestes a se tornar sócio de uma importante empresa. Em sua vida luxuosa há espaço para os dois filhos, para a ex-mulher Amanda (Carla Gugino) e, depois de receber uma herança inusitada de seu falecido pai, ele tem de arrumar tempo para seis pinguins.

Com o passar dos dias, algumas tentativas de se livrar dos animais e muitas situações cômicas, como transformar seu apartamento em um gelado viveiro, o Sr. Popper acaba se afeiçoando aos pinguins e compreende melhor a importância da família - seja ela humana ou animal.

Seus novos amigos têm nomes que correspondem às características de cada um - são eles: Capitão, Galã, Bicão, Lesado, Fedô e Matraca. Durante as filmagens de Os Pinguins do Papai, foram utilizados animais reais e efeitos de computação gráfica quando necessário.

A comédia familiar foi baseada no livro infantil escrito por Richard e Florence Atwater, cuja primeira publicação foi feita em 1938. O livro é um clássico nos Estados Unidos e faz parte da grade literária de muitas escolas do país.