Narrator o imieniu Jonasz rozpoczyna zbieranie materiałów do książki zatytułowanej „Dzień, w którym nastąpił koniec świata”. W tym celu wyrusza szlakiem powojennych losów doktora Felixa Hoenikkera, zdobywcy Nagrody Nobla, jednego z „ojców” bomby atomowej, która spadła na Hiroszimę. Przy tej okazji dowiaduje się o pewnej substancji, którą uczony był łaskaw obdarzyć ludzkość tuż przed odejściem na zasłużony odpoczynek. Nazwana lodem-9, w zetknięciu z wodą zmienia ją natychmiast w ciało stałe. Tajemnicę śmiercionośnego wynalazku Hoenikker powierzył swoim dzieciom, co okaże się błędem.

W ślad za Frankiem Hoenikkerem Jonasz trafia na karaibską wyspę San Lorenzo, utopię rządzoną przez dyktatora „Papę” Monzano. Tam styka się z przedziwną religią, zwaną bokononizmem, stworzoną przez samozwańczego proroka Bokonona i – pomimo iż wszyscy mieszkańcy ją wyznają – oficjalnie zakazaną. Bokononizm przeciwstawia się powadze oraz propaguje kłamstwo jako środek do osiągania celów. Po śmierci dyktatora lód-9 wymyka się spod kontroli, ze skutkami łatwymi do przewidzenia...

„Kocia kołyska” to pełna czarnego humoru powieść o ludzkiej głupocie, ucieczce przed rzeczywistością i tragicznej w skutkach skłonności do igrania z losem.