Colin Sullivan werkt voor de grote en beruchte gangster Frank Costello en krijgt de taak te infiltreren in het politiekorps van Boston. Tegelijkertijd werkt undercover-agent Billy Costigan zich op in de wereld van Costello en probeert diens vertrouwen te winnen.
In het Hongkong van 1962 worden meneer Chow en mevrouw Chan buren. De eerste toenaderingspogingen tussen hen komen tot stand als ze beseffen dat hun echtgenoten waarschijnlijk een affaire met elkaar hebben.
De psychopatische Bruno Anthony denkt een deal gemaakt te hebben met de beroemde tennisser Guy Haines, die hij op een trein ontmoet heeft. Bruno wil zijn vader vermoorden, maar weet dat hij gepakt zal worden als hij geen waterdicht alibi heeft.
De voormalige privé-detective Jeff Bailey denkt als garagehouder in een klein dorp zijn criminele verleden achter zich gelaten te hebben, maar zijn toenmalige opdrachtgever, de vermogende beroepsgokker Whit Sterling, weet hem te traceren.
De film vertelt het verhaal van twee mannen die verliefd worden op twee verschillende vrouwen, maar in dezelfde situatie komen te zitten. Benigno is verliefd op Alicia, voor wie hij zorgt wanneer ze in coma raakt.
Een vreemd ongeluk brengt een ernstig zieke wiskundige, een rouwende moeder en een herboren ex-gevangene samen in een verhaal dat hun emotioneel en fysiek beladen levens toont. Hoewel ze elkaar niet kennen, wordt het trio onherroepelijk verstrengeld in een mix van liefde, verlossing en obsessie.
Broadwayster Jerry Travers werkt in Londen voor de producer Horace Hardwick. Op een late avond demonstreert Jerry zijn nieuwe danspasjes in Horace's hotel tot groot ongenoegen van de Dale Tremont die zo niet aan haar slaap toekomt. Als ze komt klagen over het geluidsoverlast is er meteen een aantrekkingskracht tussen Dale en Jerry. Het wordt echter ingewikkeld wanneer Dale Jerry aanziet voor Horace.
Het verhaal volgt een groep mensen van verschillende komaf in de straten van Los Angeles, terwijl hun levens elkaar kruisen. De rode draad is een moordzaak, en de detective die belast is met het onderzoek.
Tom Stall leidt een rustig leventje met zijn echtgenote Edie en hun twee kinderen in een kleine stad in de Verenigde Staten. Een onverwacht en bloederig incident in zijn restaurant zet hem plotseling in de schijnwerpers. Hij krijgt als "held" veel aandacht in de media en dat wekt de belangstelling van een aantal beruchte criminelen.
Hong Kong, 1966. In een kleine hotelkamer schrijft Chow Mo Wan een Science-Fiction boek dat zich afspeelt in 2046. Het gaat over een mysterieuze trein naar 2046 waar al degenen die daarheen gaan worden gedreven door hetzelfde verlangen: hun verloren herinneringen terugvinden. Tijdens het schrijven denkt hij aan de vrouwen die in zijn leven zijn voorbijgegaan.
Frankrijk, 1788. De verveelde markiezin De Merteuil vraagt haar ex-geliefde Vicomte de Valmont om een gunst. Haar ex-echtgenoot gaat trouwen met de jonge aantrekkelijke Cecile de Volanges. De markiezin wil graag dat Valmont Cecile verleidt vlak voor haar trouwdag.
Alex Hughes raakt betrokken bij een auto ongeluk waarbij zijn jonge bijrijdster het leven laat. Op ingetogen wijze vertelt Snow Cake het verhaal over de onorthodoxe relatie van een man die zijn verleden probeert te ontvluchten, een autistische moeder die het verlies van haar dochter moet verwerken en een gepassioneerde buurvrouw.
Een Franse schrijver in Rome laat zich door een Hollywoodproducent strikken voor commerciele aanpassingen in een Odyssee-verfilming. Hij geeft daarmee voeding aan de onbestemde minachting van zijn vrouw.
Bankrover Doc McCoy is het gevangenisleven spuugzat en besluit met Sheriff Beynon in zee te gaan door nog een bank te beroven in ruil voor zijn vrijheid. Maar de bankroof loopt niet helemaal zoals bedoeld en ook zijn mede-bankrover blijkt niet te vertrouwen.
Joachim en Cæcilie, een jong koppel uit Kopenhagen, hebben net beslist te trouwen, wanneer Joachim door een auto wordt aangereden. Hij overleeft het ongeval, maar is van kop tot teen verlamd.
Sam Baldwin denkt sinds de dood van zijn echtgenote niet meer aan vrouwen. Zijn achtjarige zoontje Jonah vindt echter dat het gezin dringend een moeder nodig heeft en belt naar een live radioprogramma, waarin Sam gedwongen wordt zijn gevoelens over de telefoon te uiten. Vanuit het hele land komen reacties van vrouwen die Sam wel zien zitten. Annie Reed is een van hen. Hoewel ze al verloofd is, móét ze te weten komen of Sam misschien de ideale Jacob is.
Wanneer Kate (Ryan) er achter komt dat haar vriend (Hutton) in Parijs een nieuwe liefde heeft ontmoet, zet ze haar vliegangst overboord en gaat naar de lichtstad om zijn hart te heroveren. In het vliegtuig ontmoet ze de ongemanierde Fransman Luc Teyssier (Kline), die belooft haar te helpen met haar 'missie'.
Op een avond wordt de agente Sharon Pogue bijna het slachtoffer van een fatale aanslag, tot de mysterieuze vreemdeling Catch haar redt. Wanneer de twee verliefd worden ontdekken ze de waarheid over elkaar, en worden ze gedwongen om de geheimen uit elkaars verleden te accepteren.