На тихий дождливый день Конрад и Салли Валден остаются дома в компании своей маленькой рыбки. В пустоте между скучными занятиями и шумом капель на стекле появляется неожиданный гость — Кот в Шляпе. Встреча с ним переворачивает обычный вечер. Он призывает детей отложить привычные заботы и запустить полетом воображения, обещая невероятные приключения, которых не запланировали родители. Из комнаты невнятным хлопком выходят яркие идеи, а игры переходят границы: карты превращаются в туннели, столы — в острова, а правила — в правила, которые можно нарушать. Сначала все подчиняется вихрю развлечения, пока веселье не начинает выходить из-под контроля. Рыбка тревожно предупреждает о последствиях, а Конрад и Салли стараются держать под контролем хаос, который порождает гость. Но чем дольше Кот остаётся, тем труднее ему скрывать серьёзный замысел: чтобы все было в порядке, он должен исчезнуть до того, как родители вернутся домой. И это путешествие по миру фантазий становится испытанием для детей.
По словам Майка Майерса, меньше чем за месяц до выхода фильма на экраны продюсеры начали подумывать о съёмках сиквела на основе продолжения книги Доктора Сюсса (1904-1991). Тем не менее, вдова доктора Сьюза Одри Гайзель пришла в такой ужас от экранизации книги её покойного супруга, что на этих планах пришлось поставить крест.
Во время работы над фильмом было похищено реквизита почти на 55 000 — огромные очки, наковальня и мяч для гольфа диаметром свыше двух метров. Всё это, исписанное граффити, впоследствии было обнаружено в мусоре.
Сцены в деловом центре города снимали на одной из улиц города Помона, штат Калифорния, где располагалось несколько антикварных магазинов и сувенирных лавок. После окончания съёмок городские власти и жители решили оставить всё, как есть, так что в Помоне до сих пор можно увидеть здания удивительных цветов и даже некоторые надписи, оставшиеся от съёмок.
Эми Хилл рассказывала впоследствии, что работать с Майком Майерсом было невыносимо тяжело. Во время съёмок он общался исключительно с режиссёром Бо Уэлшем, и даже в перерывах между съёмками уединялся, лишь бы не общаться с другими актёрами и членами съёмочной группы. Более того, он постоянно вмешивался в съёмочный процесс, заставляя Уэлша снимать всё новые и новые дубли.
По словам Майка Майерса, сказка «Кот в шляпе» (1957), по которой снят этот фильм, была первой книгой, которую он когда-то прочёл.