В одном городе некогда жил доктор. Звали ею Гаспар Арнери. Он был ученый, и не было в стране никого мудрей его. Страной же, где жил Гаспар Арнери, правили Три Толстяка, прожорливые и жесто­кие. Однажды летом, в июне, ясным погожим днем доктор отправля­ется на прогулку. На площади он неожиданно застает столпотворе­ние, слышит выстрелы и, забравшись на башню, видит, как от Дворца Трех Толстяков бегут ремесленники, преследуемые гвардейца­ми. Оказывается, народ под предводительством оружейника Просперо и гимнаста Тибула восстал против власти Трех Толстяков, но восстание потерпело поражение, а оружейник Просперо схвачен. Бомба попадает в башню, из которой Гаспар Арнери наблюдает за происходящим, она рушится, и доктор теряет сознание. Очнулся он, когда наступил вечер. Вокруг валяются трупы убитых. Возвращаясь домой через площадь Звезды, доктор видит, как оставшийся на свобо­де другой предводитель восстания гимнаст Тибул, спасаясь от пресле­дующих его гвардейцев, ловко идет по узкой проволоке прямо над площадью, а затем убегает через люк в куполе. Дома уставший док­тор собирается лечь спать, как неожиданно из камина вылезает чело­век в зеленом плаще. Это гимнаст Тибул.

На другой день на площади Суда готовят десять плах для схвачен­ных мятежников. Тогда же случается необычайное происшествие: ветер уносит продавца воздушных шаров вместе с шарами и тот па­дает прямо в открытое окно дворцовой кондитерской и попадает прямо в огромный торт. Чтобы избежать наказания, кондитеры ре­шают оставить продавца в торте, вымазав его кремом и облепив цу­катами, и подать в зал, где проходит парадный завтрак. Таким образом продавец шаров, дрожащий от страха, что его съедят, стано­вится свидетелем происходящего в зале. Дегустация торта временно откладывается. Три Толстяка хотят лицезреть пленного оружейника Просперо, а затем, когда, насладившись этим зрелищем, они собира­ются продолжить пиршество, в залу с криком и плачем врывается двенадцатилетний мальчик — наследник Тутти. У Толстяков нет детей, и они собираются передать все свое богат­ство и управление страной Тутти, который воспитывается во Дворце, как маленький принц. Толстяки всячески балуют его и потакают его капризам. Кроме того, они хотят, чтобы у мальчика было железное сердце, они не разрешают ему играть с другими детьми, а его заня­тия проходят в зверинце. Вместо друга для него создана удивительная кукла, которая наделена способностью расти и развиваться вместе с Тутти. Наследник чрезвычайно привязан к ней. И вот любимая кукла сломана: мятежные гвардейцы, перешедшие на сторону Просперо и восставшего народа, искололи ее штыками.

Толстяки не хотят, чтобы наследник Тутти огорчался. Куклу необ­ходимо срочно починить, но никто не способен этого сделать, кроме ученейшего доктора Гаспара Арнери. Поэтому решено отправить ему куклу, чтобы к следующему утру она, починенная, снова была у Тутти. В противном случае доктора ждут серьезные неприятности. Поскольку настроение Толстяков испорчено, торт с продавцом воз­душных шаров уносят обратно на кухню. Поварята в обмен на воз­душные шары помогают продавцу выбраться из Дворца, показывают ему тайный ход, который начинается из гигантской кастрюли. Между тем на Четырнадцатом рынке Три Толстяка устраивают празднества для народа: спектакли, развлечения, представления, во время которых артисты должны агитировать за Трех Толстяков и от­влекать внимание народа от плах, которые возводятся для казни. На одном таком представлении присутствуют доктор Арнери и гимнаст Тибул, превращенный доктором для конспирации в негра. Во время выступления силача Лапитупа Тибул не выдерживает и прогоняет его со сцены, открыв народу, что он вовсе не негр, а самый настоящий Тибул. Между ним и подкупленными циркачами завязывается пота­совка. Тибул обороняется капустными кочанами, срывая их прямо с грядки и бросая в противника. Схватив очередной кочан, он неожи­данно обнаруживает, что это человеческая голова, и не кого иного, как продавца воздушных шаров. Так Тибул узнает о существовании тайного подземного хода во Дворец Толстяков.

Пока Тибул сражается, доктора Гаспара Арнери находят посланцы Толстяков и вручают ему приказ и сломанную куклу. Доктор Гаспар Арнери пытается починить куклу, но к утру он явно не поспевает. Нужно еще по меньшей мере дня два, и доктор вместе с куклой от­правляется к Толстякам. По дороге его останавливают охраняющие Дворец гвардейцы и не пускают дальше. Они не верят, что он дейст­вительно Гаспар Арнери, а когда доктор хочет показать им куклу, то обнаруживает, что ее нет: задремав, он обронил ее по дороге. Рас­строенный доктор вынужден повернуть назад. Проголодавшись, он заезжает в балаганчик дядюшки Бризака. Каково же его удивление, когда он обнаруживает здесь куклу наследника Тутти, которая оказы­вается вовсе не куклой, а живой девочкой по имени Суок, похожей как две капли воды на куклу. И тогда у появившегося здесь вскоре Тибула возникает план освобождения Просперо. Утром доктор Арнери является во Дворец. Кукла не только ис­правлена им, но еще больше походит на живую девочку, чем раньше. Суок хорошая артистка и прекрасно представляется куклой. Наслед­ник в восторге. И тогда доктор просит в награду отмены казни деся­терых мятежников. Возмущенным Толстякам ничего не остается, как согласиться, иначе кукла может снова испортиться.

Ночью, когда все спят, Суок проникает в зверинец. Она ищет Просперо, но в одной из клеток обнаруживает чудовище, обросшее шерстью, с длинными желтыми когтями, которое вручает ей какую-то дощечку и умирает. Это великий ученый Туб, создатель куклы для Тутти: он был заключен в зверинец за то, что не согласился сделать наследнику железное сердце. Здесь он провел восемь лет и почти по­терял человеческий облик. Затем Суок находит клетку с Просперо и освобождает его. С помощью выпущенной из клетки страшной пан­теры Просперо и Суок прорываются к той самой кастрюле, откуда начинается подземный ход, но Суок не успевает вслед за Просперо и схвачена гвардейцами. На следующий день состоится суд над Суок. Чтобы наследник Тутти случайно не вмешался и не расстроил их планы, по приказу Толстяков его временно усыпляют. Суок не отвечает на вопросы и во­обще никак не реагирует на происходящее. Разгневанные Толстяки решают отдать ее на растерзание тиграм. Выпущенные из клетки тигры, увидев жертву, сначала бросаются к ней, но затем неожиданно равнодушно отворачиваются. Оказывается, это вовсе не Суок, а та самая испорченная кукла, которую мятежные гвардейцы отобрали у нашедшего ее учителя танцев Раздватриса. Настоящую Суок спрятали в шкаф, подменив куклой. Между тем уже звучат выстрелы и рвутся снаряды, восставший народ под предводительством оружейника Просперо и гимнаста Тибула штурмует Дворец. Власти Толстяков приходит конец. А на той дощечке, которую вручил отважной Суок умирающий создатель куклы, он раскрыл ей важную тайну: она сестра Тутти, в четыре года похищенная вместе с ним по приказу Толстяков и затем разлученная с братом. Тутти оста­вили во -Дворце, а девочку отдали бродячему цирку в обмен на попу­гая редкой породы с длинной красной бородой.