Año 2035. Tras el azote de un virus que asola la Tierra matando a millones de personas, los supervivientes se refugian en comunidades subterráneas, húmedas y frías. El prisionero James Cole se ofrece "voluntario" para viajar al pasado y conseguir una muestra del virus, gracias a la cual los científicos podrán elaborar un remedio. Durante el viaje conoce a una bella psiquiatra y un excepcional enfermo mental. Cole tratará de encontrar al "Ejército de los 12 Monos", un grupo radical vinculado a la enfermedad.

En un extraño y deprimente universo futurista donde reinan las máquinas, una mosca cae dentro de un ordenador y cambia el apellido del guerrillero Harry Tuttle (Robert de Niro) por el del tranquilo padre de familia Harry Buttle, que es detenido y asesinado por el aparato represor del Estado. El tranquilo burócrata Sam Lowry (Jonathan Pryce) es el encargado de devolver un talón a la familia de la víctima, circunstancia que le permite conocer a Jill Layton (Kim Greist), la mujer de sus sueños. Y, mientras la persigue, hace amistad con Harry Tuttle y se convierte en su cómplice.

A mediados del siglo XIX, el profesor James Murray comienza a compilar palabras para la primera edición del Oxford English Dictionary, un diccionario que tiene la ambiciosa tarea de recopilar todas las palabras de la lengua inglesa. Para sorpresa de Murray, un doctor de un asilo psiquiátrico será una de sus mayores ayudas.

Berlín, 1942. Bruno tiene ocho años y desconoce el significado de la Solución Final y del Holocausto. No es consciente de las pavorosas crueldades que su país, en plena guerra mundial, está infligiendo a los pueblos de Europa. Todo lo que sabe es que su padre -recién nombrado comandante de un campo de concentración- ha ascendido en el escalafón, y que ha pasado de vivir en una confortable casa de Berlín a una zona aislada. Todo cambia cuando conoce a Shamuel, un niño judío que vive una extraña existencia paralela al otro lado de la alambrada.

Tras recuperarse de una herida de bala en la cabeza, el veterano de la Guerra del Golfo Jack Starks regresa a su Vermont natal padeciendo amnesia. Cuando le acusan del asesinato de un policía y le envían a un psiquiátrico, el Dr. Becker le somete a un tratamiento controvertido. Le inyectan drogas experimentales, le colocan una chaqueta de fuerza y le encierran durante horas en un depósito de cadáveres de la morgue. Drogado y desorientado, la mente de Starks le lanza hacia el futuro, donde conoce a Jackie y descubrirán que está destinado a morir en cuatro días. Juntos buscarán la forma de salvarle de su destino.

Varsovia, 1939. El pianista polaco de origen judío Wladyslaw Szpilman (Adrien Brody) interpreta un tema de Chopin en la radio nacional de Polonia mientras la aviación alemana bombardea la capital. El régimen nazi ha invadido el país, y como hace en otros países invadidos, lleva a cabo la misma política con respecto a los judíos. Así Szpilman y toda su familia -sus padres, su hermano y sus dos hermanas- se ven obligados a dejar su casa y todo lo que les pertenece para trasladarse con miles de personas de origen judío al ghetto de Varsovia. Mientras Wladyslaw trabaja como pianista en un restaurante propiedad de un judío que colabora con los nazis, su hermano Henryk (Ed Stoppard) prefiere luchar contra los nazis. Pero tres años más tarde, los habitantes del ghetto son trasladados en trenes hacia campos de concentración.

En Estambul, un trompetista de jazz se ve envuelto en la muerte de una joven a manos de un playboy millonario junto a un grupo de amigos. Poco después en Río de Janeiro se encuentra con una mujer idéntica a la asesinada tiempo atrás.

Un tímido conserje (Roman Polanski) se muda a una habitación, en la que una chica intentó suicidarse arrojándose por la ventana. A medida que pasa el tiempo, el nuevo inquilino empieza a temer que sus vecinos intenten provocar en él un estado de paranoia que lo induzca también a saltar por la ventana.

En Inglaterra, a finales del siglo XIX, la humilde familia Durbeyfield descubre que en realidad desciende del ilustre clan de los d'Urberville. La hermosa y joven hija Durbeyfield, Tess, es enviada a la cercana mansión de los d'Urberville para retomar la relación con sus ricos parientes. Así comienza la entrada de la inocente Tess en un juego de ilusiones y seducciones en el que podría encontrar al amor de su vida.

Una joven pareja, Rosemary y Guy, se muda a un infame edificio de apartamentos de Nueva York, conocido por aterradoras leyendas y misteriosos sucesos, con el propósito de formar una familia.

Carol Ledoux es una bella y reprimida joven belga que vive con su hermana Helen en un apartamento de Londres. Carol experimenta sentimientos simultáneos y contradictorios de atracción y repulsión hacia los hombres; por eso para ella resulta tan incómoda la relación que mantiene su hermana con un hombre casado. Cuando la pareja se marcha de vacaciones, Carol comienza a tener alucinaciones y su mente se desquicia.

William Blake decide abandonar su puesto de contable en Cleveland (Ohio) después de recibir una oferta de trabajo en Machine, una inhóspita ciudad industrial en el Oeste de los EEUU. Sin embargo, cuando llega, resulta que su puesto lo ocupa otra persona. Charlie Dickinson, el hijo del propietario de la empresa, mata a su mujer cuando la encuentra en la cama con Blake, quien a su vez liquida a Charlie. De este modo, un simple contable de Cleveland se convierte en un "fugitivo" perseguido por tres cazadores de recompensas.

Película dividida en historias independientes a través de las cuales Jim Jarmusch presenta el panorama nocturno de cinco grandes ciudades (Los Angeles, Nueva York, París, Roma y Helsinki), con un taxi, y lo que en él ocurre desde el anochecer hasta el amanecer de un mismo día, y obviamente con diferentes personajes, como hilo conductor.

In a vignette called "Strange to meet you," Roberto sits at a small table in a coffee bar. Five cups of coffee and two ashtrays are in front of him; he drinks and smokes. Steven joins him. They start a conversation about cigarettes and coffee. Steven likes to drink coffee before he sleeps, so he can dream faster. The conversation jumps around. "You know my mother?" asks Roberto. Steven describes coffee Popsicles. They switch seats; then switch back. Steven has to leave for a dental appointment he's not looking forward to. Roberto makes a startling offer, inspired no doubt by the coffee and cigarettes.

Marcello Rubini es un desencantado periodista romano, en busca de celebridades, que se mueve con insatisfacción por las fiestas nocturnas que celebra la burguesía de la época. Merodea por distintos lugares de Roma, siempre rodeado de todo tipo de personajes, especialmente de la élite de la sociedad italiana. En una de sus salidas se entera de que Sylvia, una célebre diva del mundo del cine, llega a Roma, cree que ésta es una gran oportunidad para conseguir una gran noticia, y, en consecuencia, la perseguirá por las noches por diferentes lugares de la ciudad.

Rome, 1957. A woman, Cabiria, is robbed and left to drown by her boyfriend, Giorgio. Rescued, she resumes her life and tries her best to find happiness in a cynical world. Even when she thinks her struggles are over and she has found happiness and contentment, things may not be what they seem.