Henry (Ryan Gosling), un joven mentalmente perturbado, le anuncia a Sam Forster, su psiquiatra (Ewan McGregor), que piensa suicidarse en un plazo de tres días, cosa que el psiquiatra intentará evitar. Por su parte, Henry se dedica a enturbiar la relación de Sam con su novia Lila (Naomi Watts), pintora y antigua paciente suya. Poco a poco, la sólida y arraigada racionalidad de Sam empieza a tambalearse. Sometido a situaciones cada vez más surrealistas, llega un momento en que ya no puede distinguir entre realidad y ficción, y su yo y el de Henry se confunden.
La promesa de oportunidades que ofrece Chicago en 1929 deslumbra a Roxie, una inocente y extrovertida chica que sueña con cantar y bailar para salir de su vida gris. Su ilusión es seguir los pasos de oro de Velma, su admirada cantante de vodevil.
El matrimonio formado por Steffi y Bob es el paradigma de la familia burguesa de Nueva YorK: son ricos, liberales y socialmente comprometidos. Steffi estuvo casada con Joe, un tipo sin suerte con las mujeres, con quien tiene una hija algo inestable. Bob tiene un hijo conservador, una hija que ha puesto en peligro su boda al enamorarse de un delincuente y otras dos hijas adolescentes que se pelean por chicos multimillonarios. Todos ellos pasean sus problemas por Nueva York, París, Venecia.
Carlitos Brigante, un antiguo traficante de heroína de origen portorriqueño, sale de la cárcel después de cinco años de reclusión, dispuesto a dejar el tráfico de drogas. Con la ayuda de un abogado cocainómano consigue hacerse socio de un club nocturno e intenta reanudar la relación con su ex-novia, pero no es fácil seguir el buen camino dentro del mundo del crimen.