Livet är bra orättvist tycker Lillebror. Mamma och pappa har varandra, Bosse har sin elgitarr och Bettan sin nya kille Pelle. Det är bara Lillebror som inte har någon, och inte ens en hund kan han få... Ända tills världens bästa Karlsson en dag kommer inflygande genom Lillebrors fönster! En lagom tjock man i sina bästa år. Vacker och snäll är han också, åtminstone tycker han det själv. Lillebror är väl inte lika säker alla gånger. Men kul har man med Karlsson! Karlsson är faktiskt världens bästa lekkamrat. Han bor på taket på Lillebrors hus och har en propeller på ryggen. Högt över Stockholms takåsar flyger han fram och ibland får Lillebror följa med. Men det händer en hel del missöden också när Karlsson är i farten. Ångmaskiner exploderar, lakan blir sönderklippta och nybakade bullar försvinner oförklarligt.
Redan 1966 hade producenten Olle Nordemar tänkt göra en TV-serie om Karlsson på taket, men Pippifilmerna kom emellan och sedan dröjde det till 1974 innan arbetet påbörjades igen. Inspelningsplats för Karlssons tak hittade man på Centralbadet på Drottninggatan i Stockholm. Det behövdes ett tak som var tillräckligt stort för att vara säkert att vistas på med barnen samt att det skulle byggas ett hus på det. På Centralbadets tak byggdes förutom Karlssons hus, ett helt landskap av skorstenar, vindskupor och TV-antenner.
Mats Wikström, som spelade Karlsson, hade den jobbigaste klädseln, med både peruk och uppstoppad mage. En stor del av tiden fick han dessutom hänga i en sele, så han fick extra lönetillägg: fem kronor varje scen han måste hänga i den. Karlssons röst dubbades i efterhand och den som är Karlssons röst är skådespelaren Jan Nygren.
Uppdelad på fyra avsnitt visades filmen på tv 1984. Titeln i tv var Karlsson på taket.