Jednom je liječnik živio u jednom gradu. Bio je znanstvenik i u njegovoj zemlji nije postojao nitko mudriji od njega. Zemljom u kojoj je živio Gaspar Arneri vladala su tri masna muškarca, glasna i okrutna.

Jednog ljeta u lipnju, vedrog lijepog dana, liječnik kreće u šetnju. Na trgu iznenada hvata pandemonijum, čuje pucnjeve i penjući se na kulu kako vidi umjetnike kako progone gardiste kako bježe iz Palače triju masnih muškaraca. Ispada da se narod, predvođen oružnikom Prosperom i gimnastičarkom Tibulom, pobunio protiv autoriteta Trojice debelih muškaraca, ali je ustanak poražen i naoružani napadač Prospero zarobljen. Bomba pada u toranj, odakle Gaspar Arneri promatra što se događa, propada i liječnik gubi svijest. Probudio se kad je došla večer. Oko leševa mrtvih. Vraćajući se kući preko Zvezde, liječnik vidi kako drugi vođa ustanka, gimnastičar Tibul, koji je bio slobodan, bježi od stražara koji ga progone, spretno hoda uskom žicom neposredno iznad trga, a zatim bježi kroz otvor u kupoli. Kod kuće, umorni liječnik sprema se otići u krevet, kad iznenada iz kamina izađe čovjek u zelenom kaputu. Ovo je gimnastičar Tibul. Sljedećeg dana na trgu Suda priprema se deset blokova za zarobljene pobunjenike. Tada se događa izvanredni incident: vjetar puše prodavača balona zajedno s balonima i on padne izravno u otvoreni prozor slastičarnice i pala izravno u ogroman kolač. Kako bi izbjegli kaznu, slastičari odlučuju ostaviti prodavača u torti, premazati je kremom i obložiti kandiranim voćem te poslužiti u dvorani u kojoj se održava svečani doručak. Tako prodavač kuglica, drhtavih od straha da će ga pojesti, postaje svjedokom onoga što se događa u dvorani. Kušanje kolača privremeno se odgađa. Trojica Debelih muškaraca žele vidjeti zarobljenog oružja Prosperoa, a onda, uživajući u ovom spektaklu, nastavljaju gozbu, dvanaestogodišnji Tuttijev nasljednik provaljuje se u dvoranu s plačanjem i krikom.

Debeli muškarci nemaju djecu, a oni će prenijeti svo svoje bogatstvo i upravljanje zemljom Tutti, koja je u Palači odgajana kao mali princ. Debeli muškarci na svaki način ga maze i prepuštaju se njegovim ćudima. Pored toga, žele da dječak ima željezno srce, ne dopuštaju mu da se igra s drugom djecom, a nastava mu se održava u menageriji. Umjesto prijatelja, za njega je stvorena nevjerojatna lutka koja je obdarena sposobnošću rasta i razvoja uz Tutti. Nasljednik je izuzetno vezan za nju. I njezina voljena lutka je slomljena: pobunjenički stražari, koji su prešli na stranu Prospera i pobunjeni ljudi, proboli su je bajonetima.

Debeli muškarci ne žele da se Tuttijev nasljednik uznemiri. Lutku je potrebno hitno popraviti, ali nitko to nije u stanju učiniti, osim najiskusnijeg liječnika Gasparda Arnerija. Stoga je odlučeno da mu pošalje lutku kako bi ga do idućeg jutra Tutti opet popravio. Inače su liječnici u ozbiljnim problemima. Pošto je Tolstjakov raspoložen pokvarenim, torta s prodavačem balona se vraća u kuhinju. Kuhari u zamjenu za balone pomažu prodavaču da izađe iz Palače, pokažu mu tajni prolaz koji počinje od divovske tave.

U međuvremenu, na Četrnaestoj tržnici, tri debela muškarca organiziraju svečanosti za ljude: predstave, zabave, predstave, tijekom kojih bi umjetnici trebali kampanje za Troje debelih muškaraca i odvratiti pozornost ljudi od blokova koji su postavljeni za pogubljenje. Na jednoj takvoj prezentaciji prisutni su dr. Arneri i gimnastičar Tibul, koji je liječnik zavjere pretvorio u crnca. Za vrijeme nastupa jaki Lapitupa Tibul ne ustaje i otjera ga s pozornice, otkrivajući ljudima da on uopće nije crnac, već pravi Tibul. Između njega i potkupljenih cirkuskih umjetnika dolazi do sukoba. Tibul se brani glavama kupusa, odtrgavajući ih ravno iz kreveta i bacajući ih na neprijatelja. Zgrabivši drugu glavicu kupusa, iznenada otkriva da je to ljudska glava, a nitko drugi nego prodavač balona. Tako Tibul saznaje za postojanje tajnog podzemnog prolaza do Palače debelih ljudi.

Dok se Tibul bori, liječnike Gasparda Arnerija pronalaze izaslanici Tolstjakova i daju mu naredbu i slomljenu lutku. Dr Gaspard Arneri pokušava popraviti lutku, ali do jutra se očito ne drži. Potrebna su najmanje još dva dana, a liječnik zajedno s lutkom odlazi kod Debelih muškaraca. Stražari koji čuvaju Palaču zaustavljaju ga na putu i ne puštaju ga dalje. Ne vjeruju da je on uistinu Gaspar Arneri, a kad im liječnik želi pokazati lutku, otkriva da ona nije: uspavljujući je, bacio je na cestu. Uzrujani liječnik prisiljen je okrenuti se natrag. Gladan, vozi se u šupu ujaka Brisaka. Kakvo je njegovo iznenađenje kad ovdje otkriva lutku nasljednika Tuttija, za koju se ispostavilo da nije lutka, već živa djevojka po imenu Suok, koja izgleda poput lutke s dvije kapi vode. A onda Tibula, koja se ovdje uskoro pojavila, ima plan za oslobađanje Prospera.

Ujutro, dr. Arneri stiže u Palaču. Lutku ne popravlja samo on, već još više nalikuje živoj djevojci nego prije. Suok je dobra glumica i savršeno je predstavljena lutkom. Nasljednik je oduševljen. A onda liječnik traži ukidanje pogubljenja deset pobunjenika. Iznervirani debeli muškarci nemaju drugog izbora nego pristati, inače se lutka može opet pokvariti.

Noću, kad svi spavaju, Suok ulazi u menagerie. Traži Prospero, ali u jednoj ćeliji nalazi čudovište, obraslo vunom, s dugim žutim kandžama, koje joj pruža neku vrstu tableta i umire. Ovo je veliki znanstvenik Tub, tvorac lutke za Tuttija: zatvoren je u menageriji jer nije pristao učiniti željezno srce nasljednikom. Ovdje je proveo osam godina i gotovo izgubio ljudski izgled. Tada Suok pronalazi kavez s Prosperom i oslobađa ga. Uz pomoć strašnog pantera puštenog iz kaveza Prospero i Suok probijaju se do iste tave odakle započinje podzemni prolaz, ali Suok nema vremena slijediti Prospero i čuvari su ga uhvatili.

Sutradan će se održati suđenje Suoku. Tako da nasljednik Tuttija slučajno ne intervenira i uznemiri njihove planove, po nalogu Tolstjaksa on se privremeno uspava. Suok ne odgovara na pitanja i općenito ne reagira na ono što se događa. Ljutiti masni muškarci odlučuju ga dati tigarima da se suze. Tigrovi pušteni iz kaveza, vidjevši žrtvu, najprije jurnu na nju, a zatim se odjednom ravnodušno okreću. Ispada da to uopće nije Suok, već vrlo razmažena lutka koju su pobunjenici odveli od Razdvatrisa, učitelja plesa koji ju je pronašao. Pravi Suok bio je skriven u ormaru i zamijenio je lutku.

U međuvremenu, već se čuju pucnjevi i pucanje granata, pobunjeni ljudi na čelu s naoružanjem Prosperom i gimnastičarom Tibulom napadaju Palaču.

Snaga Debelih muškaraca privodi se kraju. I na tom tanjuru, koji je hrabrom Suoku dao umirući stvaralac lutke, otkrio joj je važnu tajnu: ona je Tuttijeva sestra, koja je oteta u dobi od četiri godine po nalogu Tolstjakova, a zatim odvojena od brata. Tutti je ostavljen u Palači, a djevojka je predana lutajućem cirkusu u zamjenu za rijetku pasminu papiga s dugom crvenom bradom.