Heinähatun ja Vilttitossun perhe lähtee lomalle. Äidillä Hannalla on ihana viikko suunniteltuna ylellisessä huvilassa. Sattumalta Kattilakosket päätyvät kuitenkin väärään huvilaan kylän poliisien mökkinaapureiksi. Konstaapelit huomaavat tilanteen ajoissa ja naamioituvat taiteilijaveljeksiksi saadakseen olla rauhassa Kattilakosken perheeltä. Heinähatun ja Vilttitossun epäilykset heräävät heti, ja suuri vakoiluseikkailu alkaa. Kun kaiken lisäksi vankikarkurit piileskelevät lähimaastossa, väärinkäsitykset johtavat värikkääseen seikkailukomediaan. Elokuva perustuu Sinikka ja Tiina Nopolan kirjoittamaan suosittuun kirjaan, Heinahattu, Vilttitossu ja Rubensin veljekset. Heinhattu ja Vilttitossu - kirjasarjaan kuuluu 20 teosta, ja niitä on käännetty mm. ranskaksi ja japaniksi. Heinahattu, Vilttitossu ja Rubensin veljekset on palkittu lasten- ja nuortenkirjallisuuspalkinto Anni Swan -mitalilla. Kirjasarjaa julkaisee kustannusosakeyhtiö Tammi.