Las Vegas, 1973. Sam «Ace» Rothstein, un profesional de las apuestas, es el eficaz director de un importante casino que pertenece a un grupo de mafiosos. Su misión es controlar el funcionamiento del negocio y garantizar que la corriente de dinero que va a parar a manos de sus jefes siga fluyendo. Las Vegas es un lugar ideal para millonarios y políticos, pero es también lugar de paso de tahúres, prestamistas, traficantes de drogas y matones. Un día el violento Nicky Santoro, al que sus jefes han encargado que cuide de Sam, llega a Las Vegas con la intención de quedarse.
Danny Ocean es un carismático ladrón que, tan sólo 24 horas después de cumplir una larga condena en prisión, ya está planeando su próximo delito. Su objetivo: realizar el mayor atraco de casinos de la historia. Para ello formará un equipo de once hombres, cada uno de ellos el mejor en su campo. Sin embargo surgirá un problema inesperado: el dueño de los locales, Terry Benedic, está saliendo con Tess, su ex-mujer.
Ben Campbell, un tímido y brillante estudiante del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), recurre a los naipes para poder pagar la matrícula de la universidad. Se le presenta, además, la oportunidad de unirse a un grupo de estudiantes que viajan a Las Vegas para jugar al blackjack. Bajo la dirección del poco ortodoxo profesor de matemáticas y genio de la estadística Micky Rosa, han conseguido descifrar el código del éxito, mediante el conteo de cartas.
