Dans l'Espagne puritaine franquiste au début des années 70, Alfredo Lopez, vendeur à domicile d'encyclopédies, est marié à Carmen, désireuse d'avoir un enfant. L'entreprise, dans laquelle travaille ce dernier, est au bord du gouffre financier. Pour s'en sortir, elle va trouver une solution des plus singulières et des plus surprenantes : elle propose à ses employés de réaliser des films scientifiques en super 8, pour l'élaboration d'une soit disante "encyclopédie mondiale sur la reproduction", destinée aux pays scandinaves. Le couple va accepter cette proposition.
Un acteur de télévision déchu et son cascadeur s'efforcent de se faire connaître et de réussir dans l'industrie cinématographique au cours des dernières années de l'âge d'or de Hollywood en 1969 à Los Angeles.
Los Angeles des années 1920. Récit d’une ambition démesurée et d’excès les plus fous, le film retrace l’ascension et la chute de différents personnages lors de la création d’Hollywood, une ère de décadence et de dépravation sans limites.
Hollywood, 1927. l'acteur George Valentin triomphe dans des films muets rocambolesques, en compagnie de son inséparable jack russell. Un jour, une admiratrice, l'aspirante comédienne Peppy Miller, apparaît inopinément avec lui sur une photo prise avant un gala, ce qui lui ouvre les portes des grands studios. Après une figuration aux côtés de la vedette, Peppy enchaîne les troisièmes rôles. Mais deux ans plus tard, avec l'avènement du parlant, elle devient la coqueluche de Hollywood, pendant que le très fier George, blessé par les propos de la jeune star ambitieuse et abandonné par sa femme, persiste à produire et tourner un film muet, qui connaît un cuisant échec commercial. Tombé dans l'oubli, au bord de la déchéance, il refuse l'aide pourtant sincère de Peppy.
Sandy Bates, cinéaste, traverse une crise existentielle. Il ne supporte plus les exigences de ses admiratrices, ni les questions de l'intelligentsia new-yorkaise. Son déplacement à un festival consacré à son œuvre lui permet de faire un point sur son travail et sa vie. Woody Allen fait son « Huit et demi ».
Après un séjour en hôpital psychiatrique, Patch Adams découvre qu'il a le don de réconforter les patients avec ses clowneries et blagues impromptues. Il entame alors une carrière médicale avec l'intention de traiter le patient autant que la maladie. Son tempérament lui attire les inimitiés de certains camarades mais aussi de médecins qui s'attachent à le déshumaniser "pour son propre bien". Patch ne se laisse pas atteindre. Les résultats dépassent ses espérances, il gagne à sa cause Carin, une camarade d'études. Avec elle, il ouvre une clinique où il lance un programme de thérapie par le rire.
En 1978, les revendications politiques des étudiants afro-américains créent des tensions dans la ville de Colorado Springs. Afin de prévenir une réponse violente de la part des suprémacistes blancs, les détectives Ron Stallworth et Flip Zimmerman élaborent un plan audacieux visant à infiltrer la branche locale du Ku Klux Klan.
En Angleterre, en 1970, un groupe de militantes féministes décident de lutter contre le sexisme en bouleversant un important concours de beauté se déroulant à Londres.
New York 1941. Barton Fink, jeune dramaturge, rencontre le succès grâce à un roman populaire. Hollywood s'intéresse à lui et Wallace Beery le charge d'écrire des scénarios sur le monde des lutteurs. Fink va découvrir les mystères d'Hollywood, l'angoisse de la page blanche et un étrange voisin qui lui révélera quelques secrets sur l'art de l'existence...
Pour sauver le candidat Président des Etats-Unis, éclaboussé par un scandale de mœurs quelques jours avant l'élection présidentielle, ses conseillers décident, pour détourner l'attention des électeurs, d'inventer une guerre dans quelque coin obscur de la vieille Europe.
Val Waxman, un réalisateur qui a connu son heure de gloire dans les années quatre-vingt, met aujourd'hui en scène de simples spots publicitaires. À Hollywood, certains le traitent d'artiste, d'intello ou de perfectionniste maniaque, tandis que d'autres le considèrent comme un fauteur de trouble, un nombriliste névrosé et un incurable hypocondriaque.Val vient d'être viré de son dernier tournage au Canada. Il se sait au bout du rouleau. C'est alors que son ex-femme, Ellie, lui offre une chance inespérée de se refaire. Elle suggère au puissant producteur Hal Yeager, son patron et amant, de confier à Val la réalisation d'un film de 60 millions de dollars : « The City that never sleeps », une ode à sa ville favorite : New York. Poussé par son agent Al Hacks, Val emporte de justesse le contrat. Mais une « petite complication » surgit à la veille du tournage.
Rien ne va plus pour le réalisateur Viktor Taransky : son dernier film est un navet monumental. Pour ajouter à la confusion, Nicola Anders, l'actrice principale de son nouveau long métrage, vient de quitter soudainement le plateau de tournage. Sans elle, l'oeuvre de Viktor n'a plus de raison d'être. Elaine, son ancienne femme, maintenant à la tête du studio qui l'a engagé, met fin à son contrat. Quelques mois plus tard, Viktor reçoit Simulation One, un logiciel révolutionnaire provenant d'un fan, Hank Aleno, un informaticien génial. Ce programme permet, à l'aide d'un simple clic de souris, d'animer à l'écran une actrice virtuelle au réalisme confondant, S1m0ne. Il lui vient alors une idée de génie : utiliser les possibilités offertes par ce logiciel pour terminer son film. Rapidement, la jeune femme séduit les foules et Viktor renoue avec le succès…