París, al voltant de 1900. El món ha estat conquerit per la revolució de Bohèmia. Satine, l'estrella més rutilant del Moulin Rouge, enlluerna tota la ciutat amb els seus balls plens de sensualitat i la seva enorme bellesa. Atrapada entre l'amor de Christian, un jove escriptor, i l'obsessió del duc, lluita per fer realitat el seu somni de convertir-se en actriu. Però, en un món on val tot excepte enamorar-se, res no és fàcil.

Norman Maine, un famós actor addicte a l'alcohol, descobreix Esther, una noia amb un gran talent per a la cançó, i decideix impulsar la seva carrera cinematogràfica. Ella triomfa i, pocs mesos després, la parella contreu matrimoni. Però, a mesura que augmenta l'èxit d'Esther, el de Norman declina i aquesta situació l'empeny a l'autodestrucció.