Han pasado tres años desde el robo histórico del casino Bellagio de Las Vegas. Desde entonces, Danny Ocean (George Clooney) y sus socios se han diseminado por el mundo con el propósito de llevar una vida honesta. Danny, que se ha vuelto a casar con Tess (Julia Roberts), intenta pasar desapercibido hasta que uno de sus antiguos cómplices le da el chivatazo a Terry Benedict (Andy Garcia). El propietario del Bellagio no se anda con chiquitas: la banda debe, bajo amenaza de muerte, devolverle el botín.

Tras pasar dos años en la prisión de Nueva Jersey, Danny Ocean acaba de recuperar la libertad, y ahora se dispone a preparar un gran golpe, el mayor de su carrera, uno que incluso parece imposible de dar: robar al mismo tiempo los casinos Bellagio, Mirage y MGM Grand, por una bella suma de 150 millones de dólares como botín. También desea recuperar dicho sea de paso a su amada Tess, que ahora está con Terry Benedict, el propietario de estos tres establecimientos de juego de Las Vegas.