Space Chimps är en intergalaktisk familjekomedi om ett gäng astronautschimpansers galna och heroiska upptåg. Våghalsen Ham III, med rymdblod i ådrorna, är barnbarn till Ham I, den första apan som vågade sig ut i rymden långt före människan. Tillsammans med den vrålsnygga och intelligenta Luna och den självupptagna Titan blir Ham utvald att delta i ett rymdäventyr som kommer att föra dem tvärs genom kosmos för att utreda om det finns intelligent liv därute. Målet är en planet på andra sidan universum.

Efter en mindre lyckad landning, som kan betecknas som en krasch, blir de strandsatta på en planet som styrs av en grym tyrann, Lord Zartog. Bortom all mänsklig hjälp tvingas de tre nu hålla samman och rädda planetens invånare från Zartogs ondska samt att hitta ett smart sätt att ta sig tillbaka till jorden.