Dans un immense laboratoire souterrain, ont lieu des recherches ultras secrètes, supervisées par des centaines de scientifiques. Lorsque l'alarme retentit, tout le monde croit à une simple simulation d'évacuation. Mais bientôt, l'horreur les rattrape. Un virus hautement mortel se propage à un rythme effréné dans les couloirs : en quelques minutes, il met fin à toute vie humaine. Au même moment, Alice se réveille dans un somptueux manoir. Ignorant comment elle a pu atterrir là, elle fait la rencontre de Matt, un policier. Avant même qu'ils n'aient pu trouver une explication logique à ces phénomènes étranges, un groupe d'intervention militaire, les S.T.A.R.S, débarque de nulle part et les oblige à les suivre. Ces derniers ont reçu l'ordre d'infiltrer le laboratoire et de neutraliser la Reine Rouge, le super-ordinateur devenu fou que l'on tient pour responsable du désastre.

En 2092, Nemo Nobody, âgé de 118 ans, est le dernier mortel vivant dans un monde d'immortels. Il est interrogé sur son passé et se retrouve sous les soins du docteur Feldheim, qui veut l'aider à mettre de l'ordre dans ses souvenirs brouillés. Profondément marqué par le divorce de ses parents et par ses échecs sentimentaux, le vieillard a des trous de mémoire et son témoignage est constitué d’épisodes contradictoires de son enfance, de ses amours et de sa vie conjugale. Nemo Nobody se remémore à travers différents flashbacks ses différentes vies dans des espaces-temps différents. Il imagine alors douze vies parallèles dont chacune est caractérisée par une épouse différente. Les variations de cette arborescence s'en tiennent parfois à très peu de choses, soit une illustration de l'effet papillon. Nemo livre par intermittence au spectateur quelques réflexions sur l'espace-temps, notamment le Big Crunch.