Cytat: Film opisuje
"wielką historię ludzkości, w której konsekwencje działań ludzi wpływają na siebie wzajemnie poprzez przeszłość, teraźniejszość i przyszłość, morderca zamienia się w wybawcę, a pojedynczy akt życzliwości wieki później kończy się rewolucją"[5].

Film zawiera sześć pozornie niepowiązanych ze sobą i nieprzeplatających się historii, które dzieli zarówno przestrzeń jak i czas. Są to:

Ocean Spokojny, rok 1849. Adam Ewing, amerykański prawnik z San Francisco, przybył na wyspy Chatham podczas Gorączki Złota, by zawrzeć umowę biznesową z Gillesem Horroxem dla swojego teścia Haskella Moore’a.

Cambridge w Anglii oraz Edynburg w Szkocji, rok 1936. Robert Frobisher, młody angielski biseksualny muzyk, otrzymuje pracę jako osobisty sekretarz sławnego kompozytora Vyvyan Ayrs. Pozwala mu to odnaleźć czas i inspirację do swojego własnego dzieła, które nazywa The Cloud Atlas Sextet.

San Francisco, Kalifornia, rok 1973. Luisa Rey jest dziennikarką która miała szansę spotkać się ze starym już wtedy Sixsmithem, który został ekspertem od technologii nuklearnej. Sixsmith udziela jej poufnych informacji na temat utajnienia danych dotyczących niebezpieczeństw związanych z nowym reaktorem jądrowym. Zostaje jednak zabity przez płatnego mordercę Billa Smoke’a, zanim uda mu się przekazać Rey raport, który by to udowodnił.

Wielka Brytania, rok 2012. Timothy Cavendish, 65-letni wydawca otrzymuje niespodziewany dopływ gotówki, kiedy gangster Dermott Hoggins, którego książkę wydał, morduje jednego z niepochlebnych mu krytyków literackich i zostaje wysłany do więzienia.

Neo Seoul, Korea, rok 2144. Sonmi-451, genetycznie zaprojektowany klon, która była kelnerką w restauracji z fast-foodem, jest przesłuchiwana przed swoją egzekucją. Opowiada historię swego życia w restauracji oraz o tym, jak poznała Hae-Joo Changa, członka lokalnego ruchu oporu.

Hawaje (datowane jako 106 zim po The Fall, identyfikowane z rokiem 2321). Członek plemienia o imieniu Zachariasz żyje skromnie po tym, jak większość ludzkości wyginęła podczas The Fall. Jest prześladowany przez wizje lokalnego wcielenia zła nazywanego Stary Georgie, który reprezentuje jego wyrzuty sumienia za brak pomocy szwagrowi Adamowi, gdy napadło ich plemię kanibali Kona. Wizytę składa mu Meronym, jedna z ostatnich potomków rozwiniętej technologicznie cywilizacji.