Vers 2038, après une guerre à peine évoquée et un mystérieux virus utilisé lors d'un terrible attentat biologique visant trois sites importants par leur symbolique ou leur nombre de victimes (l'école primaire Sainte-Mary, la station de métro Victoria et une usine de traitement des eaux), l'Angleterre est dirigée par un parti fasciste après l'élection d'Adam Sutler. Ce dernier, ayant profité du climat de peur affectant la population, a facilement institué un régime dictatorial à la tête duquel il s'est autoproclamé « Haut Chancelier ». Un couvre-feu, dont le respect est contrôlé par sa milice, « Le Doigt », a été instauré sur tout le territoire. En parallèle, les migrants, les « païens », les musulmans, les malades physiques ou mentaux et tous ceux dont les idées pouvaient s'en approcher ont été bannis, et les opposants au régime ou minorités, tels les homosexuels, pourchassés lors de « L'assainissement ». Les plus élémentaires libertés fondamentales (la liberté d'expression en particulier) ont été abandonnées au nom de la sécurité nationale et de la guerre contre le terrorisme. Les médias sont muselés et la BTN, unique chaîne de télévision, est le principal instrument de propagande du parti.
Le soir du 4 novembre, un homme masqué et vêtu de noir, qui se fera connaître sous le nom de « V », sauve Evey Hammond des griffes des hommes du « Doigt » qui s'apprêtaient à la violer en guise de sanction alors qu'elle bravait le couvre-feu pour se rendre chez Gordon Deitrich, animateur et producteur à la BTN, où elle travaille également. V emmène Evey sur le toit d'un immeuble pour lui permettre d'assister à sa spectaculaire destruction de l'Old Bailey (l'une des Cours criminelles centrales de l'Angleterre), synchronisée avec la diffusion sur les ondes du parti de l'Ouverture solennelle 1812 de Tchaïkovski.
Le lendemain, les journalistes de la British Television Network (BTN) annoncent cependant que le gouvernement avait prévu de longue date la destruction du bâtiment. Au même instant, V prend le contrôle de la chaîne et diffuse une vidéo condamnant la politique du régime fasciste et blâmant aussi les citoyens de laisser le parti les priver ainsi de leurs libertés. V demande instamment à la population de se soulever contre l'oppression le 5 novembre, pour la nuit de Guy Fawkes, un an plus tard jour pour jour. V annonce qu'il détruira ce jour-là le Palais de Westminster (les Chambres du Parlement), autre bâtiment symbolique du Royaume-Uni.
L'armée lance un assaut contre la Tour Jordan, siège de la BTN, prise en otage par V. Celui-ci a amorcé une bombe et a vêtu tous les otages d'un costume et d'un masque à son image afin de faciliter sa fuite. Evey, présente également ce jour-là, est blessée en voulant aider V à s'échapper. Pour la protéger des autorités, celui-ci la ramène dans sa tanière, « La Galerie des Ombres ». Là, Evey apprend qu'elle doit rester cachée avec son hôte pendant un an, jusqu'à ce que le plan de ce dernier soit mené à bien. Ses origines (fille d'activistes démocrates disparus, s?ur d'une jeune victime de l'attentat de Sainte-Mary) font rapidement d'elle une fugitive recherchée par le régime en place, l'inspecteur Finch étant chargé de l'enquête sur la jeune femme ainsi que sur V.
Les roses Scarlet Carson (variété imaginaire), déposées près des victimes de V.
Evey accepte finalement de rester, jusqu'à ce qu'elle apprenne que V est à l'origine de la mort de Lewis Prothero, le présentateur d'une émission télévisée de propagande en faveur du gouvernement, qui a joué un rôle, selon lui, dans l'extermination des opposants et des minorités. Lorsque V lui demande de l'aider à éliminer l'évêque Lilliman, Evey accepte en pensant ainsi à un moyen de s'enfuir, de peur d'être condamnée pour l'avoir aidé. Au moment où V s'apprête à tuer l'évêque, Evey, paniquée, en profite pour s'échapper. Elle trouve refuge chez son ancien patron et ami, l'animateur Gordon Deitrich, un homosexuel contraint de taire son orientation sexuelle de peur d'être arrêté. Pendant ce temps, V, continuant sa vendetta personnelle, élimine le Dr Delia Surridge, qui manifeste du remords et s'excuse pour ses actions passées.
Après une émission satirique de Deitrich contre le Chancelier Sutler, la police secrète mène un raid contre sa maison, et Gordon a juste le temps de prévenir Evey avant de se faire arrêter. Alors qu'elle pensait être parvenue à s'échapper discrètement par le jardin, Evey est capturée par un policier resté en arrière. Elle est alors incarcérée puis torturée pendant plusieurs jours dans le but de lui faire avouer, entre autres, où se cache V. Durant son isolement, elle va trouver une sorte de refuge et de leçon de vie en découvrant les notes d'une ancienne prisonnière lesbienne, Valérie Page.
Valérie fut arrêtée lors de la « Grande Purge » quelques années auparavant, et emprisonnée à Larkhill où elle fut également torturée. Elle décida malgré tout de laisser une trace de son passage en écrivant sa biographie sur du papier toilette. Après cette lecture, ses tortionnaires posent à Evey un ultimatum en lui ordonnant de révéler la cachette de V sous peine de mort. Ayant repris courage, elle refuse d'accéder à leur requête et leur annonce qu'elle préfère mourir. À son grand étonnement, elle est libérée sur-le-champ et découvre qu'elle était retenue par V, qui avait revêtu plusieurs identités pour tromper Evey durant son incarcération. Passées la colère et la suffocation d'Evey, V lui explique que le fait de la confronter à sa propre mort était le seul moyen de lui faire accepter plus sereinement cette éventualité et ne plus craindre ses véritables idées. V laisse ensuite Evey repartir, lui faisant promettre de revenir le voir avant le 5 novembre.
Pendant ce temps, l'inspecteur Finch en apprend plus sur les origines de V. Il découvre comment la Norsefire ? le parti fasciste du « Feu Nordique » ? est arrivée au pouvoir. Vingt ans plus tôt, alors que le Royaume-Uni était en proie au chaos, le parti conservateur conduisit une répression afin de ramener l'ordre. Ainsi, les soi-disant ennemis de l'État, étrangers, musulmans, homosexuels, libéraux et opposants à la guerre, furent soumis à des rafles et beaucoup disparurent sans laisser de trace. Le pays fut profondément divisé face à cet événement, jusqu'à ce qu'une attaque bioterroriste tue environ 80 000 personnes. Une compagnie pharmaceutique appartenant à la Norsefire découvrit bientôt un traitement contre le virus, permettant au parti de s'enrichir rapidement grâce à la distribution du vaccin. La peur générée par l'attaque terroriste permit à la Norsefire de faire taire l'opposition et de gagner largement l'élection suivante. Avec le consentement silencieux des citoyens (à l'exception de quelques résistants, dont les parents d'Evey), la Norsefire transforma le Royaume-Uni en un État policier totalitaire, avec son chef Adam Sutler autoproclamé « Haut Chancelier ».
L'inspecteur Finch découvre que l'attaque terroriste avait été élaborée par la Norsefire dans le cadre d'un complot pour accéder au pouvoir. Le virus ? ainsi que son traitement ? a été conçu grâce à l'expérimentation humaine sur les « indésirables » et les dissidents politiques internés au centre de détention de Larkhill, où travaillaient alors Prothero, Lilliman et Surridge. Parmi les détenus se trouvait l'homme qui est devenu V. Alors que les autres sujets testés mouraient à la suite des expériences, l'occupant de la cellule 5 (V en chiffres romains) a acquis des aptitudes mentales et physiques accrues, au prix de sa défiguration et de la déformation de son esprit. Ces capacités ont permis à V de détruire le camp de Larkhill et de s'échapper, après s'être engagé à prendre sa revanche sur le régime de la Norsefire.
Tandis que l'inspecteur Finch éclaircit le mystère autour des histoires d'Evey et de V, ce dernier provoque le bras droit de Sutler, Peter Creedy, également chef de la milice, en établissant avec lui un pacte faustien : comme il ne peut pas atteindre Sutler en raison de la sécurité dont il bénéficie, il propose à Creedy (seul responsable du plan d'évacuation du Haut Chancelier en cas de révolte populaire) de l'amener à lui en échange de sa propre reddition, le 5 novembre. Creedy accepte, y voyant un moyen à la fois d'éliminer le terroriste et de prendre la place de Sutler.
Alors que le 5 novembre approche, les plans de V provoquent le chaos au Royaume-Uni et la population se montre de plus en plus rebelle et subversive face à l'autorité du gouvernement. La veille du 5 novembre, Evey rend visite à V, qui lui dévoile enfin son plan : un train bourré d'explosifs va rouler jusqu'au Parlement sur les lignes condamnées du métro. Il confie alors le lancement du train à Evey, lui laissant le choix de terminer son plan ou non, estimant que la décision finale n'est plus son affaire, mais celle des générations suivantes incarnées à ses yeux par la jeune fille présente.
V rencontre finalement Creedy, qui s'est emparé de Sutler, dans la Station Victoria. Creedy tue Sutler, mais comme V refuse d'ôter son masque devant lui, il ordonne à ses hommes de lancer leur attaque. Seul contre une douzaine d'hommes armés, V les supprime tous avant d'étrangler Creedy. Touché par plusieurs balles, il est grièvement blessé mais encore vivant grâce à une armure dissimulée sous son costume et à sa force surhumaine. Il retourne avec difficulté auprès d'Evey pour lui dire adieu. Il lui avoue son amour avant de mourir, et Evey étend son corps dans le train avec les explosifs, comme il le souhaitait.
Alors qu'elle est sur le point de faire démarrer le train, Evey est interrompue par l'arrivée de l'inspecteur Finch. Toutefois, en raison de ce qu'il a appris sur la corruption du régime, Finch lui permet de respecter les v?ux de V. Pendant ce temps, des milliers de personnes déguisées en Guy Fawkes marchent sur le Parlement pour assister au spectacle. Sutler et Creedy étant morts, personne n'ordonne aux soldats de faire feu sur les manifestants, et ceux-ci envahissent sans violence les rues encerclant Westminster. L'explosion illumine le ciel de Londres et le Parlement est détruit tandis qu'est diffusée sur les ondes publiques l'Ouverture solennelle 1812 de Tchaïkovski.
Sur le toit d'un immeuble voisin, Evey et Finch assistent à l'explosion et Finch interroge Evey sur l'identité de V. Evey lui répond qu'il était Edmond Dantès, personnage principal du Comte de Monte-Cristo, et lui explique qu'il était la représentation du peuple. On voit alors certaines personnes retirer leurs masques et les visages vus sont ceux de chaque personne ayant été tuée par le parti et apparaissant dans le film.