1850年,南太平洋,美国公证人亚当·尤因(吉姆·斯特吉斯 Jim Sturgess 饰)在船上被不明寄生虫病折磨,他用日记记录下自己所见所闻;1931年,苏格兰,落魄青年罗伯特·弗罗比舍(本·卫肖 Ben Whishaw 饰)为音乐大师记录曲谱,受到半本旅行日记的启发创作出了恢宏壮阔的《云图六重奏》;1975年,美国加州,小报记者路易莎·雷(哈莉·贝瑞 Halle Berry 饰)冒着生命危险调查一桩核电站丑闻,在老唱片店她被一首不知名的乐章打动;2012年,英国伦敦,被囚禁在养老院的出版商蒂莫西·卡文迪什(吉姆·布劳德本特 Jim Broadbent 饰)揣着一叠由女记者写成的纪实文学,打算将自己的“越狱经历”拍成电影;乌托邦未来,首尔,餐厅服务员克隆人星美-451(裴斗娜 Doona Bae 饰)开始形成自我意识和反抗人类,她在人类图书馆看了一部飞跃老人院的电影;文明毁灭后的未来,夏威夷,牧羊土着扎克里(汤姆·汉克斯 Tom Hanks 饰)对高科技文明的先知心怀敌意,他的部落唯一相信的女神叫星美……
不同的人物、场景和事件在时空中更迭变幻,不变的是每个主角身上都带有彗星形状的胎记。它像亘古灵魂的烙印,将人性中的反抗精神代代延续,最终织成一幅浩瀚璀璨的云图。。瓢泼大雨之夜,一名妙龄女子遭遇车祸身亡。当久利生公平(木村拓哉 饰)和麻木千佳(北川景子 饰)对肇事司机进行例行问询时,大阪地方检察厅难波支部检察官雨宫舞子(松隆子 饰)意外出现在久利生的面前。原来死者和舞子正在追查的一起黑社会恐吓事件有关,种种迹象表明,雨夜车祸背后隐藏着不为人知的秘密。执着的久利生和伙伴们前往现场勘查,结果竟和纽斯特里亚公国大使馆扯上关系。由于大使馆享有治外法权,所以日本的检察系统根本无法取得对方的合作。
在此之后,久利生等人接连遭遇死亡威胁,重重疑云无法打消这个固执男子追查真相的念头。他和伙伴们沿着一条遍布荆棘的道路奋勇前行……。回溯到1851年,在罗马尼亚的喀尔巴阡山脉,黑暗的情妇埃尔维拉“和她的女仆邹邹去巴黎的路上,在一个闹鬼的城堡过夜,这个城堡是由弗拉基米尔·赫尔苏布斯拥有,他死去的妻子和埃尔维拉长得很像...。