物語は1941年のナチス占領下のフランスから始まります。全5章からなるチャプター形式を採用し、別々に動いていた複数のプロットが、クライマックスとなるパリの映画館へと収斂していく構成です。
第1章では「ユダヤ・ハンター」の異名を持つナチス親衛隊のハンス・ランダ大佐（クリストフ・ヴァルツ）が、酪農家の民家に隠れていたドレフュス一家を冷酷に虐殺。ただ一人逃げ延びた少女ショシャナ（メラニー・ロラン）の逃亡劇が描かれます。
第2章では、アルド・レイン中尉（ブラッド・ピット）率いるユダヤ系アメリカ人兵士の特殊部隊「バスターズ」が登場。彼らの任務は、ナチス兵を容赦なく惨殺し、頭皮を剥いで敵軍に恐怖を植え付けることでした。
身分を偽り映画館主のエマニュエルとして生きるショシャナの復讐計画、ナチスの英雄フレデリック・ツォラーを描いたプロパガンダ映画のプレミア上映会、そしてバスターズによる「キノ作戦（映画館爆破計画）」が重なり合い、運命の一夜へと突き進んでいきます。
