Después de cumplir una condena de dos años en la prisión de Nueva Jersey, Danny Ocean (George Clooney) acaba de recuperar su libertad, y ahora se dispone a preparar un gran golpe, robar al mismo tiempo varios casinos en la ciudad de Las Vegas; y no se conformará solo con eso, también quiere rescatar a su amada Tees Ocean (Julia Roberts) , que ahora está con Terry Benedict (Andy García) , el propietario de los casinos que robarán.
Danny y su amigo Rusty Ryan (Brad Pitt), forman un equipo de varios delincuentes maestros en su campo. Ellos son Linus Caldwell (Matt Damon), el carterista más ágil; Reuben Tishkoff (Elliott Gould) , que conoce perfectamente los sistemas de seguridad de los casinos; los hermanos Virgil y Turk Malloy (Scott Caan y Casey Affleck) expertos en adoptar varias identidades; y Yen, el inigualable contorsionista y acróbata; ¿lograrán robar al mismo tiempo y sin que los descubran varios casinos de Las Vegas?