Cela fait trois ans que Danny Ocean (GEORGE CLOONEY) et son équipe, composée du spécialiste Rusty Ryan (BRAD PITT), du pickpocket Linus Caldwell (MATT DAMON), de l'expert en explosifs Basher Tarr (DON CHEADLE) et du perceur de coffres Frank Catton (BERNIE MAC), ont réussi le plus grand casse de l'histoire : dérober la fortune du redoutable Terry Benedict (ANDY GARCIA) entreposée dans les coffres de ses trois casinos de Las Vegas. Après s'être partagé les 160 millions de dollars, l'équipe s'est séparée et chacun a tenté de reprendre une vie normale de son côté... Mais rien n'est jamais aussi simple, au grand regret de Tess (JULIA ROBERTS), la femme de Danny. Quand un des membres de l'équipe enfreint la première règle et vend les autres à Benedict, ils doivent tous dire adieu à leur vie honnête et tranquille. Benedict veut récupérer ses 160 millions, avec les intérêts, et il est prêt à tout pour ça.
