C.C. Baxter és un modest però ambiciós empleat d'una companyia d'assegurances de Manhattan. Està solter i viu només en un discret apartament que presta ocasionalment els seus superiors per a les cites amoroses. Té l'esperança que aquests favors us serveixin per millorar la vostra posició a l'empresa. Però la situació canvia quan s'enamora d'una ascensorista que resulta ser l'amant d'un dels caps que utilitzen el seu apartament.
En un estrany i depriment univers futurista on regnen les màquines, una mosca cau dins d'un ordinador i canvia el cognom del guerriller Harry Tuttle (Robert de Niro) pel tranquil pare de família Harry Buttle, que és detingut i assassinat per l'aparell repressor de l'Estat. El tranquil buròcrata Sam Lowry (Jonathan Pryce) és l'encarregat de tornar un taló a la família de la víctima, circumstància que permet conèixer Jill Layton (Kim Greist), la dona dels seus somnis. I, mentre la persegueix, fa amistat amb Harry Tuttle i es converteix en el còmplice.
Isaac Davis, de 42 anys, guionista de televisió, està fart de la superficialitat del mitjà i renuncia a la seva feina per dedicar-se a escriure un llibre sobre Manhattan. Després que la seva segona dona, Jill, l'ha abandonat per una altra dona, Isaac es troba involucrat en un afer sentimental amb Tracy, una adolescent de 17 anys, cosa que li fa sentir remordiments. D'altra banda, l'atrau cada cop més Mary, una pseudointel·lectual que manté relacions amb Yale, un professor d'universitat que és el millor amic d'Isaac.
L'Alvy Singer és un còmic que coneix una noia jove i prometedora, l'Annie Hall, i hi comença un idil·li ple de les típiques angúnies i malentesos. Ella és tota ingènua i vol fer carrera com a cantant a Manhattan. És nerviosa i insegura i es deixa dur pel Singer. Però a mesura que passa el temps, l'Annie madura i comença a buscar el seu propi destí. Per això es trasllada a Los Angeles per obrir-se nous camins. Per al Singer, Los Angeles és un territori foraster ple de personatges ridículs. Però l'Annie adora l'ambient d'aquesta ciutat i deixa el Singer sol a Nova York.
Uns platets voladors procedents de Mart es troben sobre totes les capitals del món, i tota la humanitat conté la respiració esperant veure quines són les seves intencions. Entre ells està el president dels Estats Units, l'assessor científic del qual li assegura que seran absolutament pacífics. No obstant això els seus assessors militars li aconsellen que anihili als marcians abans que sigui massa tard.