Marmaduke ialah seekor anjing Denmark besar yang tinggal di Kansas pedalaman dengan seekor kucing bernama Carlos. Pemiliknya, Phil (Lee Pace), bekerja untuk makanan anjing Bark Organic. Phil sangat tegas, daripada sudut pandangan Marmaduke.

Pada satu hari, Carlos memberitahu Marmaduke bahawa dia terdengar Phil mengatakan bahawa mereka akan dipindahkan ke Orange County. Mereka berpindah dari Kansas ke rumah baharu mereka di California. Bos Phil, Don Twombly (William H. Macy), mempunyai matlamat untuk membawa Bark Organic ke setiap kedai Petco di seluruh negara. Phil dan Don bertemu di taman anjing untuk membincangkan tugas Phil – kempen iklan untuk memenangi Petco. Di sana, Marmaduke menemui seekor anjing collie kasar bernama Jezebel (Fergie), yang teman lelakinya ialah Bosco (Kiefer Sutherland), seekor anjing gembala Beauce berkuasa dan ganas dengan dua ekor konco anjing pincer kecil bernama Thunder dan Lightning (Damon Wayans, Jr. dan Marlon Wayans). Bosco mengugut Marmaduke, yang tidak mahu bergaduh.

Marmaduke kemudian menemui Mazie (Emma Stone), yang jatuh hati terhadap Marmaduke. Dia juga menemui Giuseppe (Christopher Mintz-Plasse), seekor anjing berjambul China yang menakuti semuanya, dan Raisin (Steve Coogan), seekor Dachshund sangat cerdik tetapi sengaja terperinci. Mereka bertemu pada malam dan mengganggu parti pedigri sahaja yang dianjurkan oleh Bosco, hanya ditakutkan pergi oleh Bosco. Marmaduke meminta Mazie untuk menolong Marmaduke mendapatkan perempuan, yang ditanggap oleh Mazie merupakan dirinya tetapi sebenarnya merupakan Jezebel.

Marmaduke mendapatkan Carlos untuk berpura-pura sesat di taman aning, dan kedua-duanya berlawan di hadapan semua anjing lain untuk menigkatkan ketahanannya yang dapat diperhatikan. Marmaduke kemudian menyertai pertandingan peluncuran air anjing yang dianjurkan sebagai aksi lagak promosi oleh Phil untuk mempengaruhi Petco dan mengalahkan Bosco, yang merupakan juara peluncuran air anjing sah. Mereka bergaduh, yang mengejutkan eksekutif Petco.

Dia kemudian membawa Jezebel ke dalam janji temu impian Mazie, dengan Mazie hanya melihat dari jauh. Sementara keluarga Winslow berada di atas bot Don, Marmaduke memulakan parti, dengan kebanyakan pendudukan taman anjing datang kecuali Mazie, Giuseppe dan Raisin. Bosco mengganggu parti ini dan menemui bahawa Carlos yang berada di taman anjing. Dia kemudian mendedahkan Marmaduke, yang kehilangan teman pedigrinya. Dia ditinggalkan dengan tiada teman dan rumah yang musnah. Apabila Phil menemui rumahnya kesepahan, dia mengunci Marmaduke di luar sepanjang malam. Marmaduke melarikan diri, dan meninggalkan Mazie mainan yang diberikan oleh Mazie kepadanya awal sebelum itu. Mazie pergi ke rumah Marmaduke, dan Carlos memberitahu Mazie bahawa Marmaduke tidak pulang. Dia kemudian pergi mencari Marmaduke. Marmaduke sementara telah menemui Chupadogra, seekor anjing mastif Inggeris tua dan bijaksana (Sam Elliott) yang ditakuti di seluruh Orange County kerana dianggap membunuh pemiliknya. Pada kenyataan, dia melarikan diri untuk mengetuai kawanan, tetapi mereka meninggalkannya. Dia telah meluangkan masa bersendirian di hutan dengan tiada apa-apa kecuali selimut dan mangkuk air lamanya, yang terbaca "Buster". Buster/Chupadogra memberitahu Marmaduke untuk pulang ke rumah dan pulang kepada keluarganya sementara masih ada, dan kemudian menggangu seorang pengangkap anjing. Marmaduke pergi, tetapi sesat.

Pada paginya, keluarganya mengetahui bawah Marmaduke hilang dan mula mencari Marmaduke. Mazie dan keluarga itu menemui Marmaduke pada masa sama di jalanan, tetapi Mazie terjatuh ke dalam konduit air hujan bawah tanah selepas jalan di bawah tapak kakinya runtuh. Marmaduke lompat untuk mendapatkan Mazie dan Phil cuba mendapatkan Marmaduke, bersama bomba. Bomba menyelamatkan Mazie, tetapi kehilangan Marmaduke di dalam air deras. Pada masa ini, Phil telah dipercat kerana tidak menghadiri pertemuan untuk peluang terakhirnya dengan Petco. Dia kemudian berlari ke akueduk yang merupakan tujuan aliran konduit dan menemui Marmaduke di dalam air deras. Dia merayu pada Marmaduke untuk melepaskan dahan yang dipegang olehnya dan membiarkan air membawanya kepada Phil. Dia dengan hati berat melakukannya, dan diselamatkan. Beberapa orang budak mendapatkan itu dalam video dan meletakkannya di YouTube. Kerana video itu menjanakan hampir 700,000 orang penonton, Phil diupah semula. Phil kemudian bercakap tentang perpindahan semula ke Kansas, tetapi seluruh keluarga mahu tinggal di California. Marmaduke kemudian menghadapi anjing pedigri, mengatakan bahawa perbezaan tidak patut penting, bahawa mereka semua ialah anjing dan patut mempunyai kongsi sama rata terhadap taman itu. Semua bersetuju dan mengkhianati Bosco, yang pergi, menjanjikan balas dendam. Sementara, video YouTube juga memenangi persetujuan syarikat Petco. Phil dan Don mula memikirkan iklan baharu apabila mereka menanya satu sama lain tentang sekiranya anjing-anjing di situ boleh bercakap antara satu sama lain, atau juga menari.

Finalenya kemudia menunjukkan Marmaduke, Jezebel, Mazie, Giuseppe, Raisin, dan Buster, bersama yang lain, menari dan menyanyikan "What I Like About You", yang sebenarnya merupakan iklan. Pada akhirnya, Marmaduke dan Mazie berjanji temu, Marmaduke dan Jezebel berteman dan semuanya baik-baik. Marmaduke kemudian kentut di katil sebaik dia kemudian mengenyit mata di hadapan kamera.