Balto è un cane mezzo-lupo orfano sin da cucciolo, che vive nella città di Nome, in Alaska. A causa delle sue origini, Balto è disprezzato e temuto dalla maggior parte degli umani e dei cani di Nome. Per questo motivo vive ai margini della città con il suo padre adottivo Boris, un'oca siberiana, lacerato da un profondo conflitto interiore non accettando il fatto di essere per metà lupo e tuttavia essendo consapevole di non essere un cane. Balto ama le corse delle slitte trainate dai cani e, sebbene non possa parteciparvi, vi assiste sempre. Ad una di queste conosce una bambina di nome Rosy e la sua cagnolina Jenna, con la quale nasce un tenero sentimento.

Nel gennaio del 1925 in seguito allo scoppio di un'epidemia di difterite molti bambini di Nome, tra cui Rosy, si ammalano. La città invia richieste di aiuto alle grandi città vicine perché gli inviino l'antitossina per curarli, ma le vie aeree e navali sono momentaneamente bloccate da proibitive condizioni meteorologiche. Si decide quindi di far arrivare l'antitossina alla più vicina città collegata alla rete ferroviaria, Nenana, e da li recuperarla tramite una slitta trainata da cani. Per selezionare i cani da slitta migliori viene indetta una gara, a cui Balto partecipa clandestinamente. Malgrado riesca ad arrivare per primo, Steele, il cane da slitta più famoso della città, riesce a fare in modo che non venga incluso nel team sfruttando i pregiudizi nei suoi confronti, e così la squadra parte senza di lui.

Steele e i suoi compagni riescono a raggiungere la città di Nenana e a prendere così il prezioso carico ma, a causa di una tormenta, si perdono. Quando si perdono notizie della spedizione Balto, insieme a Boris, Muk e Luc( i suoi amici orsi), decide di partire alla ricerca dei dispersi e, per evitare di perdersi a sua volta, marca la strada percorsa lasciando dei segni sulle cortecce degli alberi. Balto, dopo aver rischiato di morire a causa di una lunga lotta con un grizzly, riesce a trovare i cani da slitta e si offre di riportarli a casa, ma Steele rifiuta per orgoglio l'aiuto di Balto, e ingaggia con questo una lotta alla quale Balto non vuole partecipare. Nella foga Steele cade da un dirupo, e Balto prende il comando del team. Tuttavia Steele non è morto e, pur di impedire il trionfo di Balto, confonde i segni lasciati da quest'ultimo sugli alberi per farlo smarrire, rivelandosi disposto anche a sacrificare i suoi compagni, il suo padrone e i bambini malati per il suo orgoglio. Balto, smarritosi per i segni confusi sugli alberi e caduto in un dirupo insieme alla medicina dopo aver sbagliato strada, teme di non potercela fare. Improvvisamente gli si para davanti un lupo bianco e, incoraggiato dai suoi ululati, ricorda una frase dettagli precedentemente da Boris:

Accettando finalmente la sua natura, ritrova nella sua eredità di lupo la forza per continuare il viaggio e superare i pericoli che ancora lo separano da Nome. Nel frattempo Steele, che era ritornato a Nome, stava addossando tutta la colpa dell'apparente tragedia a Balto, uscendone addirittura come eroe. All'arrivo in città della spedizione con Balto in testa e alla conseguente dimostrazione delle falsità di Steele, quest'ultimo perde ogni seguito e viene allontanato dagli altri cani.

La scena del ritorno a Nome si conclude con tutti gli abitanti che acclamano l'eroe mezzo-lupo.

Il film si apre e si chiude con due scene girate in live Action che mostrano Rosy nel 1995, anziana e trasferitasi a New York dopo la morte dei genitori, che ora porta la sua nipotina ed il loro cane al Central Park e mostra loro la statua realizzata in onore dell'impresa di Balto e degli altri cani 70 anni prima. Alla fine del film l'anziana Rosy ripete alla statua la stessa frase pronunciata da bambina: