Mở đầu phim là cảnh một bà cụ dẫn cháu gái đi dạo quanh công viên Trung tâm ở New York để tìm bức tượng chú chó Balto. Khi hai bà cháu ngồi nghỉ ở ghế đá, bà cụ đã kể cho đứa cháu nghe câu chuyện tuổi thơ của mình. Bối cảnh chuyển từ live-action sang hoạt hình từ đây.

Năm 1925, thị trấn Nome thuộc bang Alaska, Mỹ là một nơi xa xôi hẻo lánh, quanh năm chìm trong băng tuyết. Bấy giờ, phương tiện nhanh nhất và đáng tin cậy nhất của người dân là những xe trượt tuyết do chó kéo. Ở thị trấn Nome, có một chú chó lai sói lang thang tên Balto. Cậu bị cả chó lẫn con người kì thị xa lánh, sống cô đơn cùng ngỗng già Boris và hai con gấu bắc cực Muk & Luk. Ngỗng già Boris gần như là một người cha đối với Balto, ông luôn khuyên nhủ cậu tránh xa khỏi những rắc rối nhưng bản tính bướng bỉnh của Balto ít khi chịu nghe theo lời khuyên ấy. Trong cuộc đua chó hằng năm của thị trấn, Balto đã liều mạng chạy ra đường đua, lấy lại chiếc mũ cho Rosy - chủ của Jenna, cô chó Husky mà Balto thầm yêu. Rosy muốn cảm ơn Balto nhưng bị cha mình ngăn cản vì sợ con chó lai sói có thể cắn cô bé. Mặc cảm và tủi thân, Balto còn bị sỉ nhục bởi Steele - con chó Husky kéo xe nổi tiếng của thị trấn, và đàn em của hắn.

Không lâu sau, dịch bệnh bạch hầu ập đến thị trấn Nome, nhiều đứa trẻ rơi vào cảnh thập tử nhất sinh, trong đó có cô bé Rosy. Bác sĩ đã hết thuốc kháng sinh đặc trị (antitoxin) do bệnh nhân quá đông, bão tuyết lại đang hoành hành, khiến mọi đường vận chuyển thuốc như đường hàng không, đường biển, đường xe lửa, đều bị vô hiệu hóa. Văn phòng thống đốc ở Juneau đánh điện tín cho Nome, thông báo rằng sẽ gửi thuốc đến thị trấn Nenana bằng xe lửa. Nome phải dùng chó kéo xe để mang thuốc về. Thị trấn Nome quyết định tổ chức cuộc đua tìm kiếm những con chó kéo xe giỏi nhất, thành lập một đội chó chở thuốc kháng sinh về từ Nenana, cách Nome 600 dặm. Đội chó của Steele chiến thắng và được chọn nhưng khi lấy thuốc trở về, đội chó bị lạc. Thấy thị trấn Nome dần mất hi vọng cứu sống bọn trẻ bị bệnh, Balto quyết định lên đường tìm lại đội chó chở kháng sinh. Ngỗng Boris cùng hai chú gấu bắc cực Muk và Luk đi theo giúp đỡ Balto. Giữa chặng đường, cả nhóm bị gấu tấn công, Jenna (vẫn âm thầm đi theo Balto từ lúc rời thị trấn) đã xông ra cứu Balto kịp thời nhưng sau đó bị thương nặng. Balto nhờ Boris, Muk và Luk đưa Jenna trở về Nome chữa trị, bản thân cậu sẽ đi tiếp một mình. Jenna tặng Balto khăn quàng cổ của cô, hi vọng nó sẽ làm cậu cảm thấy ấm áp hơn. Trước khi chia tay, ngỗng Boris nói với Balto: "Một con chó không thể hoàn thành chuyến đi này một mình, nhưng... một con sói thì có thể." (A dog can not make this journey alone, but... maybe a wolf can)[2]

Trên đường đi, Balto dùng móng cào vỏ cây để đánh dấu đường về. Cuối cùng, cậu tìm thấy đội chó chở kháng sinh dưới một thác nước đóng băng. Cậu cố gắng thuyết phục Steele để cậu đem thuốc về trước nhưng hắn từ chối và đánh Balto rất dã man. Trong lúc hai con chó giằng co, Steele cắn khăn quàng trên cổ Balto làm chiếc khăn tuột ra. Steel mất đà ngã xuống vực nhưng không chết. Những con chó kéo xe còn lại đồng loạt nhường cho Balto làm đội trưởng, dẫn tất cả quay về Nome. Steele phá rối họ bằng cách đánh dấu đường sai vị trí, khiến đội kéo xe lạc đến bờ vực, Balto và thùng thuốc bị ngã xuống vực sâu. Kiệt sức và đau đớn, Balto bắt đầu mất hi vọng đem kháng sinh quay về, cậu nằm khóc dưới đáy vực. Bỗng một con sói trắng (linh hồn của mẹ Balto) đã hiện ra, hú lên những tràng dài để nhắc nhở cậu về dòng máu sói mạnh mẽ bên trong mình. Nhờ thế, Balto gượng dậy, kéo được thùng thuốc lên khỏi vực và tiếp tục chỉ huy đội chó trở về Nome. Để tránh bị lạc đường lần nữa, Balto đã sử dụng khả năng đánh hơi, đưa cả đội đi đúng hướng.

Trong khi đó, Steele trở về Nome trước nhờ dấu chỉ đường của Balto, bịa chuyện với những con chó khác và Jenna rằng Balto và cả đội chó kéo xe đã chết. Jenna quyết không tin, cô biết chắc Balto còn sống nên đã đem một ngọn đèn bão lên đỉnh đồi tuyết, làm tín hiệu soi đường cho cậu quay lại. Thời gian trôi qua, đúng lúc thị trấn và ba người bạn thân của Balto gần như tuyệt vọng, Balto đã dẫn đầu đội chó kéo xe mang thuốc về thành công. Steele bị phát hiện là kẻ dối trá, hèn nhát và bị tất cả đồng loại xa lánh. Sau khi được tiêm kháng sinh kịp thời, Rosy cùng những trẻ em ở Nome khỏi bệnh bạch hầu, Jenna và Balto đoàn tụ với nhau. Balto từ một chú chó lang thang, nay đã trở thành anh hùng của mọi người.

Kết thúc câu chuyện, phim lại chuyển từ hoạt hình về phim do người đóng. Bà già kể câu chuyện chính là cô bé Rosy năm xưa. Khi tìm thấy bức tượng Balto trong công viên Trung tâm, hai bà cháu cùng tưởng niệm chú chó anh hùng và chặng đường dài mà đội chó đã vượt qua, nhờ lòng dũng cảm, sự trung thực và trí thông minh. Trước khi ra về, bà đã nói với bức tượng: "Cảm ơn Balto. Ta đã không thể sống sót nếu không có ngươi." (Thank you, Balto. I would have been lost without you.)