En 2074, le voyage dans le temps a été mis au point. Comme la technologie d'identification est tellement développée qu'il est impossible de camoufler un crime, les organisations criminelles utilisent le voyage dans le passé pour se débarrasser des individus gênants en les envoyant vivants dans le passé pour que ces derniers soient exécutés et faire disparaître définitivement leur corps. Pour cette raison, le voyage dans le temps a été déclaré illégal.
À New York, une négociatrice de la police de la ville tente de convaincre un ancien policier, accusé d'un vol dont il se dit innocent, de ne pas se suicider. Mais plus la négociation avance, plus la jeune femme prend conscience que l'ex-flic pourrait bien avoir un autre objectif…
Thelma Lauren Dickinson, la trentaine, est l'épouse au foyer frustrée et soumise de Darryl, archétype du macho d'autant plus parfaitement inconscient de son ridicule que son complexe de supériorité est renforcé par sa réussite professionnelle. Louise Elizabeth Sawyer, son amie, serveuse dans une cafétéria, l’a convaincue de s’évader pour un week-end à la montagne. Quittant l’Arkansas, elles sont bien décidées à profiter de ces heures de liberté. Elles s’arrêtent en cours de route, dans une boîte où Thelma abuse de l’alcool. Alors qu'un homme essaie de la violer sur le parking, Louise arrive in extremis, sort un revolver et empêche le viol. Devant la vulgarité et l'agressivité de l'homme, elle le tue. Louise refuse catégoriquement de se rendre à la police et décide de prendre la direction du Mexique, entraînant Thelma dans sa cavale.
À la suite d'un accident dont il a été victime dans sa jeunesse, Ramón ne peut plus bouger que la tête. « Enfermé dans son corps », il vit depuis presque trente ans prostré dans un lit. Sa seule ouverture sur le monde est la fenêtre de sa chambre à travers laquelle il voyage jusqu'à la mer toute proche, cette mer qui lui a tant donné et tout pris.
À Basin City, surnommé Sin City (« la ville du péché »), Marv surprend un groupe d'étudiants en train d'asperger d'essence un homme ivre affalé sur le trottoir. Ils s'enfuient, mais Marv les rattrape et les tue.
David Gale, militant contre la peine capitale, se retrouve lui-même dans le couloir de la mort pour un viol et pour le meurtre de Constance Harraway, une amie et collègue activiste. À trois jours de son exécution, il accepte enfin, lors d'une interview, de raconter l'histoire de sa vie au reporter Bitsey Bloom. Peu à peu convaincue de l'innocence de Gale et persuadée de tenir la vie de cet homme entre ses mains, la journaliste va tout mettre en œuvre pour le sauver.
Georges Laurent, journaliste, anime une émission littéraire sur une chaîne de télévision. Il vit paisiblement dans une maison à Paris. Cette tranquillité se fissure le jour où sa femme Anne et lui reçoivent une première cassette vidéo anonyme à leur domicile. Leur maison est filmée en plan fixe depuis la rue d'en face, la rue des Iris ; leur famille est observée de manière anonyme et volontairement inquiétante.
Ray (Colin Farrell) et Ken (Brendan Gleeson) sont deux tueurs à gages irlandais. À la suite d'une mission ayant mal tourné à Londres, ils sont envoyés sur ordre de leur patron, Harry Waters (Ralph Fiennes), pendant deux semaines à Bruges, en Belgique, pour se faire oublier. Avec un seul ordre : ne pas bouger dans l'attente de nouvelles instructions.
Robert Ledgard, un chirurgien esthétique, met au point une peau synthétique, technique révolutionnaire qui conforte sa réputation. Mais il garde le secret sur les tests qu'il a menés sur une femme cobaye, Vera, qui vit enfermée dans son manoir dans la région de Tolède. La relation entre le médecin et sa patiente est trouble et mal vue de la seule personne à détenir le secret : Marilia, la fidèle servante du chirurgien.
En 1992, Charlie (Logan Lerman), un jeune lycéen qui souffre de dépression clinique depuis son enfance, vient de sortir d'un établissement psychiatrique, et appréhende sa rentrée en seconde : il est timide et a du mal à socialiser. C'est pour cela qu'il écrit des lettres à un ami imaginaire. Il se fait cependant ami avec son prof d'anglais, M. Anderson (Paul Rudd).
L'action se déroule peu de temps après la Seconde Guerre mondiale. Stingo, jeune écrivain du sud des États-Unis, arrive à Brooklyn et sympathise avec un couple : Sophie (Meryl Streep), jolie immigrante polonaise (ayant beaucoup souffert pendant la guerre) et Nathan, Juif dont le comportement imprévisible et violent laisse deviner une personne souffrant d'un trouble mental. Une relation complexe se développe entre les trois personnages.
Un groupe d'étudiants commence à recevoir des messages émis par un ami récemment décédé. Ils vont découvrir un passage vers un autre monde et les conséquences d'une expérience secrète qui a très mal tourné.
Jay Bulworth est le sénateur démocrate de la Californie ; il en a assez de se plier à des idées libérales aux dépens de ses opinions personnelles et cela le déprime gravement au point de vouloir se tuer. Il entame alors sa dernière campagne électorale dans un piteux état et sans croire aux messages qu'il fait passer à ses électeurs. Il décide alors d'engager un tueur de la mafia pour se faire tuer et contracte une assurance vie de dix millions de dollars au profit de sa fille Constance.