Nach ihrer Entlassung aus dem Gefängnis will es die 23-jährige Rose-Lynn Harlan (Jessie Buckley) aus Glasgow noch einmal wissen. Mit rauem Charisma und unbändigem Talent möchte sie als Country-Sängerin durchstarten. Rose-Lynns nächster Stopp wäre Nashville -- wären da nicht ihre beiden Kinder, die bisher bei ihrer Großmutter Marion (Julie Walters) lebten. Diese appelliert an das Verantwortungsgefühl ihrer Tochter, ist nach Rose-Lynns Meinung aber selbst nicht gerade Vorbild für ein erfülltes Leben. Im Kampf um ihr Glück, zwischen Begeisterung, Vision und Verpflichtung, erhält Rose-Lynn Unterstützung aus unerwarteten Ecken. Einige umwerfende Gigs, Rückschläge und eine Reise ins amerikanische Country-Mekka später erkennt sie, dass es in der Tat um Verantwortung geht: für sich selbst und den eigenen Traum, der sich nicht nur alleine leben lässt.

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.