Kim genießt mit ihren beiden Mitbewohnerinnen Laura und Deena das Nachtleben von Los Angeles. Die drei Freundinnen nutzen ihre Schönheit und Jugend aus, um wilde Partynächte zu feiern und zahlreiche One-Night-Stands zu erleben. Nach einer intimen Nacht wird Kim jedoch unbeabsichtigt schwanger. Das bringt sowohl ihr Leben als auch das ihrer Freundinnen aus dem Gleichgewicht. Gemeinsam versuchen sie, die Normalität zu wahren und das Kind als alleinerziehende Mütter großzuziehen, was aber nur mäßig erfolgreich funktioniert. Als Kim schließlich auf den attraktiven Nicolas trifft und sich von ihm angezogen fühlt, beschließt sie, ihm die Existenz des Kindes zu verschweigen. Doch auch das bringt unangenehme Konsequenzen und neue Probleme.

Der Rechtsanwalt Adam Ewing lernt 1850 mit einem Schiff die Ureinwohner des Südpazifik und ihre Unterdrückung kennen. Der Junge Musiker Robert Forbisher arbeitet 1931 an seinem Wolkenatlas-Sextett und wird dabei von Ewings Tagebuch inspiriert. Die Journalistin Luisa Rey ermittelt 1975 über eine vertuschte Fehlkonstruktion beim Bau eines Atomkraftwerks und erfährt dabei auch von Forbisher. Der Verleger Timothy Cavendish, der Luisa Reys Geschichte veröffentlichen will, wird in der Gegenwart irrtümlich in ein Altenheim eingewiesen. In der nahen Zukunft kämpft die junge Replikantin Sonmi-451, deren Lieblingsfilm die Verfilmung von Cavendishs Lebensgeschichte ist, für die Anerkennung ihrer Menschlichkeit. Schließlich spielt eine Episode in ferner Zukunft, in der die menschliche Zivilisation weitgehend wieder auf den Stand der Steinzeit zurückgefallen ist. Nur ein Hologramm mit den Aufzeichnungen Sonmis kündet von der lange vergangenen Zeit.