W realnym świecie Frank (Bill Murray) zaraża się groźnym wirusem zwanym Thrax (Laurence Fishburne). W sekwencji animowanej ciało Franka staje się miastem, w którym wspaniałą białą komórką krwi jest gliniarz Osmosis Jones (Chris Rock). Tylko od niego i jego nieudolnego pomocnika Drixa (David Hyde Pierce) zależy, czy złośliwa epidemia Thraxa zostanie powstrzymana.
Frank (Bill Murray) nie dba o swoje zdrowie - nie ćwiczy, źle się odżywia i pali ogromne ilości tytoniu. Ponieważ często zdarza mu się podnieść coś z podłogi i zjeść, do jego organizmu dostaje się wirus Thrax (Laurence Fishburne). Wewnątrz ciała, które nazywane jest przez jego mieszkańców "Miastem Franka", biała krwinka - policjant Osmosis Jones (Chris Rock) - i tabletka przeciwko przeziębieniu - Drixorial (David Hyde Pierce), muszą stoczyć walkę z bezwzględnym i niebezpiecznym zarazkiem, który sieje spustoszenie w zaniedbanym organizmie niechlujnego Franka.