Danny Ocean è un ladro che è appena uscito di prigione con la condizionale. Cerca il suo socio, Rusty, e gli propone un lavoro. Si tratta di svaligiare il caveau che ospita il denaro di tre casinò di Las Vegas. E ha intenzione di svaligiarlo in una notte in cui ci sono 150 milioni di dollari. Così reclutano nove ragazzi e iniziano a mettere in atto il piano di Ocean. Tutto va bene finché Rusty non scopre che Tess, l'ex moglie di Ocean, è la principale compagna di Terry Benedict, lo spietato proprietario dei casinò. Rusty gli chiede cosa farà se dovrà scegliere. Ma Ocean risponde che se il suo piano andrà a buon fine, potrà avere la botte piena e la moglie ubriaca.
Al momento dell'uscita, il film è stato un successo al botteghino e con la critica; è stato il quinto film di maggior incasso del 2001, con un incasso mondiale di 450 milioni di dollari. Soderbergh ha diretto due sequel, Ocean's Twelve nel 2004 e Ocean's Thirteen nel 2007, che compongono la Trilogia di Ocean's. Ocean's 8, uno spin-off con un cast tutto al femminile, è uscito nel 2018.
Dopo essere stato rilasciato dal carcere, Danny Ocean viola la libertà vigilata e si reca in California per incontrare il suo partner e amico Rusty Ryan per proporgli una rapina. I due si recano a Las Vegas per proporre il piano al ricco amico ed ex proprietario di casinò Reuben Tishkoff. Il piano consiste nel rapinare contemporaneamente i casinò Bellagio, Mirage e MGM Grand. La familiarità di Reuben con la sicurezza dei casinò lo rende molto riluttante a farsi coinvolgere, ma quando inizia a pensare che sia un buon modo per vendicarsi del suo rivale Terry Benedict, proprietario di tutti e tre i casinò, accetta di finanziare l'operazione. I tre uomini sanno che la Nevada Gaming Commission richiede ai casinò di avere a disposizione abbastanza contanti per coprire tutte le scommesse dei loro clienti e prevedono che la sera in cui si terrà un attesissimo incontro di boxe, il caveau del Bellagio conterrà più di 150.000.000 di dollari.
Danny e Rusty reclutano otto ex colleghi e specialisti del crimine: Linus Caldwell, Frank Catton, Virgil e Turk Malloy, Basher Tarr, Saul Bloom, Livingston Dell e "The Amazing" Yen. Diversi membri della squadra effettuano ricognizioni al Bellagio per imparare il più possibile sulla sicurezza, le routine, i comportamenti del personale del casinò e l'edificio stesso. Altri membri creano una replica precisa del caveau, che viene costruito per esercitarsi a manovrare i suoi formidabili sistemi di sicurezza. Durante questa fase di pianificazione, la squadra scopre che Tess, l'ex moglie di Danny, è la ragazza di Benedict. Rusty esorta Danny a rinunciare al piano, ritenendolo incapace di giudizio quando Tess è coinvolta, ma Danny rifiuta.
La sera dell'incontro, il piano viene messo in atto. Danny si presenta al Bellagio di proposito per farsi vedere da Benedict che, come previsto, lo rinchiude in un magazzino con Bruiser, un buttafuori. Tuttavia, Bruiser è sul libro paga di Danny e gli permette di accedere al sistema di ventilazione e di unirsi alla sua squadra durante il sequestro del caveau, in concomitanza con le attività degli altri membri della squadra all'interno del casinò. Rusty chiama Benedict con un cellulare che Danny ha lasciato nel cappotto di Tess e gli dice che se non gli lascia metà dei soldi nel caveau, lo faranno saltare in aria; Benedict vede un filmato che conferma l'affermazione di Rusty. Benedict acconsente e chiede alle sue guardie del corpo di portare i borsoni carichi a un furgone in attesa guidato da un telecomando. Benedict fa seguire il furgone ai suoi uomini mentre chiama una squadra SWAT per cercare di mettere in sicurezza il caveau. L'arrivo della squadra SWAT provoca una sparatoria che fa esplodere gli esplosivi e incenerisce il denaro rimanente. Dopo aver accertato che i locali sono sicuri, la squadra SWAT raccoglie la propria attrezzatura e parte.
Mentre Benedict arriva per esaminare personalmente il caveau in rovina, i suoi uomini fermano il furgone e scoprono che le borse erano caricate solo con volantini di prostitute. Benedict studia il filmato e riconosce che nel pavimento del caveau manca il logo del Bellagio, che è stato aggiunto solo di recente. Viene dimostrato che la squadra di Danny ha usato il caveau di prova per creare un filmato falso per ingannare Benedict. Inoltre, loro stessi erano la squadra SWAT e hanno usato le loro borse per prendere tutto il denaro dal caveau proprio sotto il naso di Benedict. Benedict va a vedere che Danny è stato apparentemente rinchiuso nel magazzino per tutta la durata del colpo e quindi innocente di qualsiasi coinvolgimento. Mentre Tess assiste attraverso una televisione a circuito chiuso, Danny inganna Benedict e gli dice che la consegnerà in cambio del denaro. Benedict, insoddisfatto del piano di Danny per recuperare i soldi, ordina ai suoi uomini di scortare Danny fuori dall'edificio e di informare la polizia che sta violando la libertà vigilata trovandosi a Las Vegas. Tess lascia Benedict ed esce dall'hotel giusto in tempo per vedere Danny arrestato. Il resto della squadra si crogiola nella vittoria di fronte alle Fontane del Bellagio, allontanandosi silenziosamente uno per uno.
Quando Danny viene rilasciato dopo aver scontato la pena per la violazione della libertà vigilata, viene accolto da Rusty e Tess. I due si allontanano, seguiti da vicino dalle guardie del corpo di Benedict, la cui presenza viene notata da Rusty mentre lui e Danny si avvicinano all'auto di Rusty.