Kisahnya dimulai dengan dilepasnya dari penjara New Jersey, Danny Ocean (George Clooney) malah melanggar masa percobaannya dan pergi ke Los Angeles untuk menjumpai teman akrabnya yang juga mitra kriminalnya, Rusty Ryan (Brad Pitt). Rupanya Danny ingin membuat sebuah rencana perampokan yang luar biasa. Untuk itu, mereka berdua pergi ke Las Vegas untuk mengajak teman mereka yang kaya raya, Reuben Tishkoff (Elliott Gould) yang pernah memiliki kasino.
Rupanya Danny dan Rusty ingin merampok uang kasino The Bellagio, The Mirage dan MGM Grand di Las Vegas sejumlah 150 juta dolar yang tersimpan dalam brankas di Bellagio. Reuben diajak lantaran paham seluk beluk kasino dan punya uang. Pada mulanya Reuben enggan terlibat namun akhirnya bersedia karena menganggap perampokan itu bisa menjadi ajang balas dendamnya kepada Terry Benedict (Andy Garcia) yang memiliki tiga kasino tersebut.
Rupanya Terry telah mengambil alih kasinonya dengan cara licik. Dengan dukungan keuangan Reuben untuk membiayai operasi perampokan ketiga kasino tersebut, maka rencana Danny dan Rusty akan lebih dilaksanakan. Tentu saja mereka tidak bisa hanya bertiga melaksanakan rencana perampokan 150 juta dolaar itu sehingga Danny dan Rusty pun merekrut 8 anggota lain antara lain Linus (Matt Damon), Basher Tarr (Don Cheadle) dan Frank Catton (Bernie Mac).
Namun sebuah masalah kemudian muncul karena tim Danny menemukan mantan pacar Danny, Tess (Julia Roberts) ternyata telah menjadi pacar Terry. Keberadaan Tess sebagai pacar Terry itu bisa menggagalkan upaya perampokan tersebut. Tidak heran jika Rusty kemudian meminta Danny agar membatalkan rencananya, namun Danny menolak dan tetap ingin tetap melanjutkan rencananya.