Zazie, une gamine de dix ans aux manières délurées et au langage trivial, arrive de province, impatiente de découvrir le métro parisien. Son oncle Gabriel l'attend à la gare et, à sa grande déception, la jette directement dans un taxi conduit par son ami Charles et la dépose au café Turandot. Là, elle fait la connaissance de Mado P'tits Pieds, une serveuse au grand cœur, de sa tante Albertine, ménagère modèle, et d'autres figures truculentes.
Zazie s'échappe pour enfin se promener en métro, mais quand elle se rend compte qu'il est fermé pour cause de grève, elle se met à pleurer. Chacun va désormais vaquer à ses propres occupations. L'oncle se travestit en danseuse espagnole dans un café-concert, Charles déclare sa flamme à Mado pendant que Zazie découvre le marché aux puces en compagnie de Pédro-Surplus, qui se métamorphosera en agent Trouscaillon, puis en Aroun-Arachide.
Après deux jours de folie parisienne, Zazie emprunte enfin le métro pour se rendre à la gare et repartir. Mais Zazie, endormie dans les bras de sa tante, ne se rend pas compte qu'elle utilise le fameux objet de sa curiosité… Lorsqu'elle est promptement déposée dans le train par sa tante, Zazie se réveille. À sa mère qui lui demande ce qu'elle a fait durant son séjour, la petite fille répond qu'elle a vieilli.
Sorti le 28 octobre 1960, le film eut peu de succès, auprès du public comme auprès des critiques[réf. nécessaire]. Il attire tout de même 854 495 spectateurs en France[1].
Toutefois, lors de la première du film, quelques artistes comme François Truffaut, Eugène Ionesco ou Charlie Chaplin ont immédiatement exprimé leur enthousiasme, ainsi que Queneau lui-même qui déclarera[2] : « En même temps que je reconnais Zazie dans le métro en tant que livre, je vois dans le film une œuvre originale dont l’auteur se nomme Louis Malle, une œuvre insolite et à la poésie de laquelle je suis moi-même pris ».
Dans le roman la femme de Gabriel s'appelle Marceline tandis que dans l'adaptation de Louis Malle, on l'appelle Albertine, hommage à Albertine Simonet, l'héroïne de Marcel Proust.
Dans le roman Zazie dans le métro, Raymond Queneau joue sur les mots et critique la tradition littéraire, alors que le film est burlesque et parodie la tradition cinématographique.
Dans le film, le personnage de Zazie est plus jeune de 4 ans que dans l'œuvre originale.[réf. nécessaire] En effet, chez Queneau, la virginité de Zazie suscite l'inquiétude de sa mère. En la rajeunissant de la sorte, Louis Malle tente d'éviter le côté Lolita qui aurait accentué l'aspect pervers (notamment lors de la course poursuite avec Pédro Surplus). Avec une Zazie adolescente, le film encourait la censure.
Dans le roman, la déclaration d'amour de Meussieu Pétro à Marceline se déroule chez elle et non au cabaret du Mont-de-piété.