Tras pasar dos años en la prisión de Nueva Jersey, Danny Ocean acaba de recuperar la libertad, y ahora se dispone a preparar un gran golpe, el mayor de su carrera, uno que incluso parece imposible de dar: robar al mismo tiempo los casinos Bellagio, Mirage y MGM Grand, por una bella suma de 150 millones de dólares como botín. También desea recuperar dicho sea de paso a su amada Tess, que ahora está con Terry Benedict, el propietario de estos tres establecimientos de juego de Las Vegas.
Con este propósito, Danny y su amigo Rusty Ryan forman un equipo de diez maleantes maestros en su especialidad. Entre ellos se encuentran Linus Caldwell, el carterista más ágil que existe; Roscoe Means, un experto en explosivos; Reuben Tishkoff, que se conoce al dedillo los sistemas de seguridad de los casinos; los hermanos Virgil y Turk Malloy, capaces de adoptar varias identidades; y para acabar Yen, verdadero contorsionista y acróbata. Juntos forjarán un meditado y calculador plan para hacerse con el botín, y emplearán toda su astucia para que nadie los descubra durante el proceso.