La pel·lícula consta de nou trames paral·leles que tenen lloc a la Vall de San Fernando, a Los Angeles: un nen prodigi, el presentador d'un concurs de televisió, un exnen prodigi, un moribund, el seu fill perdut, la dona i el infermer del moribund. Són històries aparentment independents, però que guarden entre si una relació estranya. Magnolia és el retrat de la vida americana vist a través d'una sèrie de vinyetes còmiques i commovedores.

Adaptació de diversos relats de l'escriptor nord-americà Raymond Carver (1939-1988). Retrat de la vida quotidiana d'un grup molt heterogeni de persones que viuen a Los Angeles i intenten afrontar com poden les dificultats de la seva vida laboral i personal, gent que es creua indiferent ignorant els drames aliens. Tot i això, enmig de tanta quotidianitat, batega la presència del terror.

Iris està enamorada d'un home que es casarà amb una altra. A l'altra banda del planeta, Amanda acaba de descobrir que l'home amb qui viu és infidel. Dues dones que no es coneixen de res i que viuen a 10.000 quilòmetres de distància es troben a la mateixa situació. Comencen a parlar en línia en una pàgina web dedicada a l'intercanvi de cases i, sense pensar-s'ho dues vegades, decideixen fer-ho. Iris s'instal·la a la casa d'Amanda a la assolellada Califòrnia, mentre que Amanda aterra al nevat camp anglès. Al poc d'arribar, totes dues troben el que menys esperaven o volien: un nou romanç.

Tres històries tenen lloc a la mateixa casa, però amb diferents inquilins. Tracten la crisi moral d'embarassos no desitjats. El 1952, quan l'avortament era il·legal, una infermera pren mesures dràstiques. El 1974, una mestressa de casa amb quatre fills, decideix que no pot amb un més. El 1996, una estudiant decideix avortar, i s'adona que no és tan senzill..

Tres històries d'amor lèsbic tenen lloc a la mateixa casa, però en èpoques diferents (1961, 1972 i 2000). La primera mostra una relació entre dues dones madures, que és rebutjada pels seus familiars, i la situació d'indefensió legal en què en queda una quan mor l'altra. A la segona, una noia té problemes amb les seves amigues, totes lesbianes i feministes, pel fet d'haver-se enamorat d'una dona molt masculina. El tercer relat aborda el debat de dues dones sobre la concepció del fill.

Tres històries diferents sobre diversa gent que passa uns dies en una habitació concreta d'un famós hotel de Nova York: una parella celebrant el seu 25è aniversari, un productor intentant ficar-se al llit amb el seu ex, i uns pares intentant que la seva filla tancada al bany surti i del “si, vull”.

Cinc parelles que han anat a Los Angeles per diversos motius s'allotgen en un famós hotel, on viuran curioses experiències.