Alors que les demoiselles Aglaé, Pascaline, Acanthe, Clémence et Pauline sont chez leur marraine, un brouhaha résonne dans les couloirs. Un redoutable "filou" se serait introduit dans le château de Versailles et tout le monde le cherche.

Les demoiselles se réfugient dans leur chambre. Là, elles découvrent un petit chien King Charles dont le collier est en émeraudes. Elles comprennent que c’est lui, le fameux Filou, et qu’il appartient à Louis XIV en personne.

Le roi charge alors les demoiselles de le surveiller. Mais les fillettes vont vite découvrir que Filou ne fait que des bêtises. Et personne, évidemment, n’ose gronder le toutou royal ou lui mettre une laisse. Comment vont-elles pouvoir s’en sortir avec un chien si désobéissant ?