暴雨初歇的傍晚，八岁的朵朵在院子里发现了奇怪的脚印。那些脚印比兔子爪印大两倍，印在潮湿的泥土里，还冒着细小的彩虹色泡泡。她跟着脚印穿过篱笆，发现后院的老槐树洞里，藏着一架会发光的藤蔓电梯。
电梯门自动滑开时，朵朵闻到了烤的甜香。藤蔓缓缓上升，穿过层层云层，眼前忽然出现一座漂浮在空中的糖果色工厂。工厂外墙是蓬松的奶油，烟囱冒出的不是黑烟，而是带着草莓香气的粉色云朵。
“欢迎来到云朵工厂！”戴着帽子的胖精灵从门后探出头，他的胡子是金丝糖做的，围裙上缀满跳跳糖纽扣，“我是厂长蓬蓬，你看起来很适合当云朵制造师！”朵朵这才发现自己的睡衣变成了薄荷绿工装裤，口袋里还插着一根镶着星星的搅拌棒。
蓬蓬带着她走进巨大的车间，天花板垂落着银白色的月光丝线，地面流淌着蜂蜜色的糖浆河。数十个小精灵正忙碌地操作机器：有的用彩虹吸管搅拌云朵原料，有的给云朵画上笑脸，还有的骑着扫帚把云朵运到包装区。
“我们生产各种味道的云朵。”蓬蓬指着墙上的订单板，“今天要完成芒果味的积雨云、薄荷味的卷云，还有……”他突然皱起眉头，“糟了！草莓味的雷雨云原料不够了，没有足够的‘咯咯笑粉末’，云朵就不会打雷！”
朵朵好奇地问：“什么是‘咯咯笑粉末’？”蓬蓬叹了口气，从口袋掏出个小瓶子，里面装着淡粉色的闪光粉：“这是收集孩子们的笑声做成的魔法原料，最近城市里的笑声越来越少，仓库快见底了。”
就在这时，警报器突然响起，车间的玻璃窗开始剧烈震动。透过云层缝隙，朵朵看见地面上的城市被灰黑色的乌云笼罩，那些乌云像巨大的怪兽，正贪婪地吞噬着所有色彩。蓬蓬脸色惨白：“是坏情绪乌云！它们会偷走孩子们的笑容！”
朵朵握紧星星搅拌棒：“我们去把笑声找回来！”蓬蓬犹豫片刻，从墙上摘下两个云朵降落伞。他们顺着月光丝线滑向地面，降落在城市中央的游乐场。这里本该充满欢闹声，此刻却空荡荡的，旋转木马蒙着灰布，滑梯上结满蛛网。
“快看！”朵朵指着天空。坏情绪乌云化作巨大的章鱼，触手正缠住一栋居民楼。她举起搅拌棒，对着乌云喊：“我们不会让你偷走笑声！”搅拌棒突然发出光芒，照亮了乌云身上的弱点——那是一团正在挣扎的金色光点。
蓬蓬眼睛一亮：“那是笑声的核心！只要打碎外壳，就能释放被困的笑声！”朵朵将星星搅拌棒狠狠掷向乌云，搅拌棒在空中变成闪亮的长矛，刺破了乌云的外皮。金色光点迸发出耀眼光芒，无数彩色泡泡从光点中涌出，泡泡里浮现出孩子们玩耍的画面。
坏情绪乌云发出刺耳的尖叫，化作黑色雨滴落向地面。地面上的孩子们纷纷走出家门，看着重新变得湛蓝的天空欢呼起来。朵朵发现自己的口袋正在发烫，伸手一摸，掏出满满一把“咯咯笑粉末”——原来是孩子们的笑声自动汇聚成了原料。
回到云朵工厂，朵朵和蓬蓬用新收集的笑声制作出巨大的草莓味雷雨云。当雷雨云飘向城市上空时，朵朵用搅拌棒在云朵上画出笑脸。随着第一声欢快的“轰隆隆”雷声，清甜的草莓雨洒向大地，孩子们在雨中欢笑奔跑，接住的雨滴都变成了。
工厂恢复了往日的忙碌，蓬蓬将一枚云朵徽章别在朵朵胸前：“从今天起，你就是荣誉云朵制造师啦！”朵朵正要道谢，忽然听见熟悉的呼唤声。她转身看见妈妈站在藤蔓电梯旁，原来妈妈发现她不见后，顺着彩虹泡泡找到了这里。
“该回家啦，小冒险家。”妈妈笑着说。蓬蓬偷偷塞给朵朵一个小罐子，里面装着会发光的“咯咯笑粉末”：“想我们的时候摇一摇，笑声就会来找你。”朵朵拥抱了蓬蓬，跟着妈妈走进电梯。
回到家时，朵朵把小罐子放在床头。每当夜晚来临，罐子里的粉末就会发出柔和的光，窗外时常飘来带着甜味的云朵。有时她会对着罐子轻轻摇晃，笑声就会化作星星，在房间里跳起旋转舞。而在遥远的云端，云朵工厂的烟囱，依然不断冒出带着各种香气的云朵，守护着每个孩子的笑容。