Paris, 1888. La petite Pétronille, âgée de six ans, découvre avec émerveillement la ville lumière. Elle vit dans le maquis de Montmartre dans une famille d`accueil, Les Roublot. Couple de crapules, ceux-ci enseignent à la petite fille les bases du cambriolage. La nuit, ils l`obligent à s`introduire dans des maisons bourgeoises et, le jour, ils la laissent livrée à elle-même. En explorant le quartier, Pétronille fait la connaissance de trois jeunes garçons : Évariste, Félix et Eustache. Ces derniers, un peu plus âgés qu`elle, font des acrobaties et du jonglage au son de l`orgue avant d`en appeler à la générosité des badauds. Fascinée, Pétronille sympathise avec eux.
Un jour, elle apprend que les Roublot et trois truands du quartier préparent un mauvais coup : ils projettent de voler à un inventeur, le professeur Pipolet, les plans d`une machine qu`il veut vendre à un jeune industriel. Comprenant que les bandits ont l`intention de supprimer l`inventeur après l`avoir dépouillé, elle décide de faire appel à ses nouveaux amis pour empêcher ce crime d`avoir lieu...
