Cloud Atlas được miêu tả như sau:

Bằng cách này hay cách khác mà một hành động của một cá thể có thể tác động đến một cá thể khác trong quá khứ, hiện tại và cả tương lai. Một linh hồn tội lỗi từ một kè giết người có thể được cảm hoá trở thành một anh hùng. Và một cử chỉ tốt đẹp có thể tác động xuyên không gian, thời gian và truyền cảm hứng cho một cuộc cách mạng.[5]

Bộ phim bao gồm sáu câu chuyện đan xen nhau, các nhân vật sẽ đưa người xem từ Nam Thái bình dương ở thế kỷ 19 tới một tương lai xa, hậu khải huyền.

Câu chuyện thứ nhất: Hành trình xuyên Thái bình dương của Adam Ewing (1849)

Thái Bình Dương năm 1849: Adam Ewing là một luật sư trẻ người Mỹ tới từ San Francisco, hành trình tới quần đảo Chatham để ký kết một hợp đồng kinh doanh nô lệ với mục sư Reverend Gilles Horrox cho bố vợ của mình, Haskell Moore. Anh chứng kiến trận roi đòn của một nô lệ Moriori tên là Autua, người mà sau này đi trốn lậu vé trên tàu. Autua đứng trước Ewing và thuyết phục anh ủng hộ cho mình tham gia với thủy thủ đoàn như một người tự do. Trong khi đó, bác sĩ Henry Goose từ từ đầu độc Ewing, nói rằng để chữa bệnh của một loài sâu ký sinh, nhằm đánh cắp số của cải của Ewing. Khi Goose định cho Ewing uống liều gây tử vong cuối cùng, Autua đã cứu Ewing. Khi trở về Hoa Kỳ, Ewing và vợ mình là Tilda đã lên án sự đồng lõa của cha cô trong chế độ chiếm hữu nô lệ và họ rời khỏi San Francisco để tham gia chủ nghĩa bãi nô.

Câu chuyện thứ hai: Bức thư từ Zedelghem (1936)

Cambridge, England và Edinburgh, Scotland, năm 1936: Robert Frobisher một nhạc sĩ người Anh, 23 tuổi là một người song tính, tìm cơ hội thăng tiến amanuensis nơi một nhà soạn nhạc nổi tiếng Vyvyan Ayrs, cho phép Frobisher thời gian và cảm hứng để sáng tác kiệt tác của riêng mình, "The Cloud Atlas Sextet". Tại nhà của Ayrs, Frobisher đã đọc quyển hồi ký của Ewing về chuyến du hành của mình. Ayrs muốn là người được đứng tên bài hát mà anh viết ra, và đe doạ rằng sẻ tiết lộ toàn bộ bí mật về xu hướng tính dục của anh nếu anh không đồng ý. Frobisher lỡ tay bắn Ayrs và anh phải trốn đi và ờ tại một khách sạn. Tại đây, anh viết nốt phần cuối cùng của bản giao hưởng và tự tử trước khoảnh khắc mà người tình của anh là Rufus Sixsmith tới nơi.

Câu chuyện thứ ba: Half-Lives: The First Luisa Rey Mystery (1973)

Nhà báo Luisa Rey gặp Sixsmith lúc về già, bây giờ là một nhà vật lý hạt nhân. Sixsmith tiết lộ Rey đến một âm mưu liên quan đến sự an toàn của lò phản ứng hạt nhân mới được điều hành bởi Lloyd Hooks, nhưng ông bị ám sát bởi sát thủ của Hooks là Bill Smoke trước khi có thể cho cô ấy một báo cáo để chứng minh. Rey tìm và đọc những lá thư của Frobisher viết cho Sixsmith, kết quả theo dõi của cô ấy là tìm được một bản ghi âm của Frobisher "The Cloud Atlas Sextet." Isaac Sachs, một nhà khoa học tại nhà máy điện, đưa cô ấy một bản sao báo cáo của Sixsmith. Tuy nhiên, Smoke giết chết Sachs bằng việc cho nổ tung chiếc máy bay chở ông, và sau đó dùng xe tông vào xe Rey trên cây cầu làm xe cô lao xuống nước, nhưng cô trốn thoát. Với sự giúp đỡ từ người đứng đầu của nhà máy an ninh, Joe Napier, người quen cha cô, cô tránh nỗ lực cướp đi mạng sống của cô mà kết quả là cái chết của Smoke và cho thấy nhiều âm mưu sử dụng một tai nạn hạt nhân vì lợi ích của các công ty dầu.

Câu chuyện thứ tư: Thách thức kinh hoàng của Timothy Cavendish (2012)

London năm 2012. Cuộc đời của nhà xuất bản Timothy Cavendish (Jim Broadbent) bước sang một trang mới ngay sau cái đêm tên xã hội đen - tác giả của cuốn tự truyện “Đấm vỡ mồm” do ông xuất bản quẳng nhà phê bình từ ban công xuống đường vì tội dám chê. Cuốn sách chuyển sang bán chạy bất ngờ và Timothy bị đám xã hội đen anh em của tay tác giả kia đòi tiền. Nhờ ông anh trai giúp nào có ngờ lại bị lão ta chơi khăm cho vào viện dưỡng lão. Tại đây Timothy gặp vài người bạn và họ lên kế hoạch bỏ trốn khỏi viện dưỡng lão.

Câu chuyện thứ năm: An Orison of Sonmi~451 (2144)

Kể về cuộc đời của Sonmi-451, cô là một sản phẩm của công nghệ thụ tinh nhân tạo, là một người nhân bản, và là một "nô lệ" kiểu mới tại thành phố Neo Seoul. Cuộc sống nô lệ của cô bị thay đổi khi Hae-Joo Chang - một sĩ quan quân kháng chiến - đến cứu thoát. Cô được Hae-Joo Chang đối xử như một con Người thực thụ.

Sonmi-451 được giới thiệu cho thủ lĩnh của quân kháng chiến, từ đó cô phát hiện sự thật về "Thiên đường" của người nhân bản như cô không đẹp như người khác nói. Người nhân bản trong thế giới năm 2144 là lực lượng lao động rẻ mạc, sau khi hết giá trị họ bị giết và được "tái chế" thành thức ăn cho những người nhân bản khác. Sonmi-451 nhận ra rằng hệ thống xã hội hiện tại là một kiểu thể chế độ nô lệ trá hình được hậu thuẫn bởi chính phủ. Nhờ liên minh quân kháng chiến, cô phát sóng rộng rãi câu chuyện của mình cùng với bảng tuyên ngôn Khải Huyền. Sau khi phát sóng, Hae-Joo Chang và quân kháng chiến bị tiêu diệt, Sonmi bị bắt, bị điều tra và bị giết. Nhưng cô tin rằng di sản mình để lại sẽ không phai mờ theo cái chết của cô.

Câu chuyện thứ sáu: Sloosha's Crossin' an' Ev'rythin' After (2321)

Quần đảo Hawaii – 106 năm sau Ngày Tận Thế. Thế giới lúc này chỉ còn hai chủng người: Người Prescient văn minh, hiện đại với những công nghệ của loài người từ xa xưa và Người Dân tộc. Câu chuyện là cuộc gặp gỡ giữa cô gái Meronyme người Prescient và chàng trai dân tộc Zachry. Người Prescient đang chết dần vì phóng xạ và hy vọng duy nhất của họ là gửi tín hiệu cầu cứu đến các thuộc địa ngoài không gian của loài người xa xưa. Để làm được như vậy, Meronyme phải nhờ Zachry dẫn cô vượt qua lãnh địa của bọn ăn thịt người Kona lên đỉnh Mauna Sol, một trung tâm truyền tín hiệu vệ tinh từ ngày xưa còn sót lại. Khi trở về, làng của Zachry bị tấn công bởi bọn người Kona. Nhờ sự giúp đỡ của Meronyme, Zachry cứu được cháu gái và được đưa lên tàu tị nạn rời khỏi trái đất.