Cléopâtre « Cleo » Jones est un agent secret spécial travaillant pour le gouvernement des États-Unis. Elle travaille sous couverture comme mannequin afro-américaine. Cleo est une héroïne sous influence « JamesBondienne » crainte et aux multiples talents. Elle possède une Corvette Stingray, année 73, noire et argent. Équipée d'armes automatiques, elle est également experte en arts martiaux.

Les Tomcats, un groupe de jeunes amis épris de liberté et collectionneurs de conquêtes, font un pari insensé : le dernier à rester célibataire gagnera une jolie somme d'argent. Sept ans plus tard, il ne reste plus que deux candidats en lice : Michael, un dessinateur talentueux, et Kyle, qui n'a pas beaucoup de considération pour la gente féminine. Un soir de débauche, Michael laisse une ardoise de 51 000 dollars à un casino. Il dispose d'un mois pour la régler, sinon Carlos, le patron de l'établissement de jeux, lui règlera son compte. Sa seule chance de trouver l'argent est de gagner ce vieux pari, et donc de marier Kyle.

Un beau matin, Harold Crick, un obscur fonctionnaire du fisc, entend soudain une voix de femme qui se met à commenter tout ce qu'il vit, y compris ses pensées les plus intimes. Pour Harold, c'est un cauchemar qui dérègle sa vie parfaitement agencée, mais cela devient encore plus grave lorsque la voix annonce qu'il va bientôt mourir...Harold découvre que cette voix est celle d'une romancière, Karen Eiffel, qui s'efforce désespérément d'écrire la fin de ce qui pourrait être son meilleur livre. Il ne lui reste plus qu'à trouver comment tuer son personnage principal : Harold ! Elle ignore que celui-ci existe, qu'il entend ses mots et connaît le sort qu'elle lui réserve...Pour s'en sortir vivant, Harold doit changer son destin. Sa seule chance est de devenir un personnage de comédie, puisque ceux-ci ne sont jamais tués...