Après deux ans passés dans la prison du New Jersey, Danny Ocean retrouve la liberté et s'apprête à monter un coup qui semble impossible à réaliser : cambrioler dans le même temps les casinos Bellagio, Mirage et MGM Grand, avec une jolie somme de 150 millions de dollars à la clé. Il souhaite également récupérer Tess, sa bien-aimée que lui a volée Terry Benedict, le propriétaire de ces trois somptueux établissements de jeux de Las Vegas.
Pour ce faire, Danny et son ami Rusty Ryan composent une équipe de dix malfrats maîtres dans leur spécialité. Parmi eux figurent Linus Caldwell, le pickpocket le plus agile qui soit ; Roscoe Means, un expert en explosifs ; Ruben Tishkoff, qui connaît les systèmes de sécurité des casinos sur le bout des doigts ; les frères Virgil et Turk Malloy, capables de revêtir plusieurs identités ; ou encore Yen, véritable contorsionniste et acrobate.
Le Président des États-Unis nomme un juge de la Cour Suprême de l'Ohio, Robert Wakefiel, à la tête de la lutte antidrogue. Cependant, ce conservateur découvre que sa propre fille, Caroline, est toxicomane.
A San Diego, Helena Ayala mène une vie paisible avec son riche mari Carlos. Mais celui-ci est arrêté, accusé d'être un puissant caïd de la région. Du jour au lendemain, Helena se retrouve sans le sou. La seule façon d'assurer l'avenir de l'enfant qu'elle porte en elle, c'est d'écouler à son tour le stock de poudre blanche.
Les agents infiltrés de la Drug Enforcement Administration, Montel Gordon et Ray Castro, appréhendent le trafiquant Eduardo Ruiz, un subalterne de Carlos qui promet de témoigner contre lui à la Cour. Les deux officiers sont chargés de sa protection.
Au Mexique, le policier Javier Rodriguez travaille sous les ordres du général Salaza. Confronté à la tentation de l'argent, Javier résiste, mais la corruption le conduit à une situation intenable.