Фильм рассказывает о шести инкарнациях одной и той же души, две из которых происходят в будущем.

«Облачный атлас» подобен зеркальному лабиринту, в котором перекликаются, наслаиваясь друг на друга, шесть голосов: нотариуса середины девятнадцатого века, возвращающегося в США из Австралии; молодого композитора, вынужденного торговать душой и телом в Европе между мировыми войнами; журналистки в Калифорнии 1970-х, раскрывающей корпоративный заговор; мелкого издателя — нашего современника, умудрившегося сорвать банк на бандитской автобиографии «Удар кастетом» и бегущего от кредиторов; клона-прислуги из предприятия быстрого питания в Корее — стране победившего киберпанка; и гавайского козопаса на закате цивилизации.