סמסון (דיומיד ווינוגרדוב) הוא כלב רחוב שאוהב מוזיקה ומבלה את ימיו סביב תיאטרון האופרה בעיר. יום אחד הוא פוגש את מרגו (אנה סטארשאנבום), פודל אלגנטית שמגלמת את פרימה בלרינה אנסטסיה בהצגה "אגם הברבורים". מרגו נמצאת במרכז ההצגה, אך רגע לפני ההופעה הגדולה מתגלה שהטיארה היקרה והחשובה לקישוט התלבושת שלה נעלמה. הטיארה הזו היא לא סתם אביזר, אלא פריט יקר ערך שבלעדיו מרגו עלולה לאבד את ההזדמנות להופיע ולהוכיח את עצמה.
סמסון, שמרגיש מחויב לעזור, מצטרף למרקו במרדף אחר הגנב. השניים יוצאים למסע בעיר, נעים בין סצנות התיאטרון, רחובות חשוכים ומקומות מסתור, ומנסים לחשוף מי עומד מאחורי הגניבה המסתורית. במהלך החקירה הם נתקלים בדמויות שונות, ביניהן גוליאף (גריק קהארלמוב), טיומניי ריצר (פייבל פרילוצ'ניי) וקרסאבצ'יק (אלכסנדר גורילין), שכל אחד מהם עשוי להיות חשוד או בעל מידע חשוב. המאבק של סמסון ומרגו לא רק עוסק בהחזרת הטיארה, אלא גם בהגנה על החלום של מרגו להצליח על הבמה ולזכות בהכרה. הם צריכים להתגבר על הפחדים, לפענח רמזים ולהתמודד עם סכנות בלתי צפויות שיכולות לסכן לא רק את ההצגה אלא גם את הקשר שנוצר ביניהם. סמסון ומרגו חייבים לגלות את האמת במהירות לפני שההצגה תתבטל והטיארה תיעלם לעד. במהלך החיפוש, סמסון ומרגו מגלים כי הגניבה קשורה לקנאה ותחרות בין אמנים בתיאטרון. הם חושפים קשרים נסתרות בין כמה מהדמויות ומבינים שהטיארה נגנבה על ידי מישהו שמנסה לפגוע במרקו ולהשבית את ההצגה. בעזרת תושייה, אומץ ושיתוף פעולה, הם מצליחים להחזיר את הטיארה בזמן, ומרגו עולה על הבמה להופעה מרגשת ומנצחת. סמסון זוכה להערכה והוקרה על נאמנותו ותושייתו, והקשר ביניהם מתחזק. הסרט משלב אלמנטים של מסתורין, קומדיה ודרמה, ומדגיש את חשיבות החברות, האומנות והנחישות להשגת חלומות. כלבים באופרה מציג סיפור מרגש על התמודדות עם קשיים, על אמונה בעצמך ועל כוחו של שיתוף פעולה בין יצורים שונים.
