L'histoire débute à Paris, après la « Troisième Guerre mondiale » et la destruction nucléaire de toute la surface de la Terre. Le héros est le cobaye de scientifiques qui cherchent à rétablir un corridor temporel afin de permettre aux hommes du futur de transporter des vivres, des médicaments et des sources d'énergies : « D'appeler le passé et l'avenir au secours du présent ». Il a été choisi en raison de sa très bonne mémoire visuelle : il garde une image très forte et présente d'un événement vécu pendant son enfance, lors d'une promenade avec sa mère sur la jetée de l'aéroport d'Orly.
Deux larrons en quête de mauvais coup, Frantz et Arthur, s'arrangent pour faire la connaissance d'une étudiante qui loge chez une excentrique vieille dame dans une villa isolée près de Joinville. Odile, la jeune femme, leur confirme que son hôtesse dissimule, dans un coffre, un beau paquet de billets. Après une première tentative de cambriolage avortée, les trois amis reviennent à la charge. Surpris par la vieille dame, ils la bâillonnent et l'enferment avant de se mettre en quête du magot. Hélas, leur butin est bien loin d'égaler leurs rêves et les cambrioleurs amateurs délivrent leur captive. Arthur juge Odile responsable de ce lamentable échec…
La suite des aventures d'Antoine Doinel après son service militaire, ses rencontres et aventures amoureuses.
Paul, 21 ans, vient de terminer son service militaire. Il cherche un emploi. Dans un café, il retrouve son ami Robert, un militant de gauche. À côté d'eux, à une autre table, se trouvent Madeleine, Élisabeth et Catherine. Madeleine veut devenir chanteuse et s'apprête à enregistrer un disque. Élisabeth, moins assurée, la jalouse secrètement. Madeleine fait entrer Paul au journal « Salut les copains ». Paul s'éprend de Madeleine, qui ne songe qu'au début de succès que lui vaut son disque, tandis qu’Élisabeth se consume d'un amour muet pour lui. Paul se laisse emporter par l'action politique. Son insatisfaction, cependant, reste entière et harassante…
Une traversée de Paris, à grande vitesse, réalisée en plan séquence à l'avant d'une voiture.
Antoine tombe amoureux de Colette, mais elle le traite en copain. Deuxième volet du cycle Antoine Doinel initié avec le film Les 400 Coups.
Antoine Doinel a maintenant 35 ans. Après trois années de séparation, Christine et lui, restés bons amis, finissent par divorcer. Antoine est amoureux de Sabine, vendeuse dans un magasin de disques. Il gagne sa vie comme correcteur d'imprimerie. Après l'échec de son premier roman, « Les Salades de l'amour », il décide d'en écrire un autre. Par hasard, il rencontre Colette, un amour d'adolescence. Elle traverse elle aussi une crise sentimentale, mais semble s'intéresser davantage au roman d'Antoine qu'à Antoine lui-même. Il revoit également monsieur Lucien, l'ancien amant de sa mère, qui a perdu sa fougue pour devenir un vieux monsieur respectable…
Chaque fin de semaine, c'est la même chose : tous les citadins, voulant fuir la ville pour respirer l'air de la campagne, tombent dans d'interminables embouteillages. C'est notamment le sort banal et étrange que va connaître un couple de Français moyens, Corinne et Roland.
Charlot, employé chez un usurier, ne cesse de se chamailler avec l'autre employé. Amoureux de la fille du patron, il manque de se faire renvoyer tant il est maladroit et pas fait du tout pour la vente. Il fait échouer une tentative de vol dans la boutique. En récompense, il peut filer le parfait amour avec la fille de l'usurier.
Un film en forme de feu d'artifices, avec la célèbre séquence où Charlot danse avec mademoiselle Porte-Monnaie, filmée avec un travelling réalisé au ras du sol.