Hannon Fuller besitzt im Jahre 1999 in Los Angeles ein milliardenschweres Computerunternehmen und ist der Erfinder einer Virtual-Reality-Simulation, welche Los Angeles im Jahr 1937 nachgebildet, welche im dreizehnten Stock einer Computerfirma auf Servern läuft. Die simulierten Menschen wissen jedoch nicht, dass es sich um Computerprogramme handelt. Als Fuller während der Testphase ermordet wird, wird sein Freund und Assistent Douglas Hall zum Hauptverdächtigen. Die Beweise gegen ihn sind so belastend, dass Hall anfängt, an seiner eigenen Unschuld zu zweifeln. Während des Verhörs durch LAPD-Detektiv Larry McBain trifft Hall auf Jane Fuller, die angebliche Tochter von Hannon Fuller. Nachdem ein Barkeeper ermordet wird, welcher behauptet, Zeuge des Mordes an Fuller gewesen zu sein, wird Hall festgenommen. Hall wird jedoch freigelassen, nachdem Jane ihm ein Alibi beschafft. Mit Hilfe seines Kollegen Whitney versucht Hall, eine Nachricht zu finden, die Fuller in der Simulation im Jahre 1937 für ihn hinterlassen hat. Hall betritt die virtuelle Realität und nimmt die Identität des Bankangestellten John Ferguson an. Fuller hinterließ einen Brief bei einem Barkeeper namens Jerry Ashton, welcher jedoch erkannte, dass er selbst eine künstliche Kreation ist, nachdem er heimlich den Brief gelesen hatte. Hall taucht bei Ashton auf. Ashton gibt an, dass er niemals eine Nachricht erhalten habe. In der Herrentoilette nimmt John Ferguson seine ursprüngliche Identität wieder an. Ashton bemerkt, dass etwas nicht stimmt. Verängstigt und wütend versucht Ashton, Hall zu töten. Hall überlebt, indem er rechtzeitig der Simulation entkommt. McBain informiert Hall, dass Jane nicht existiert, da Fuller nie eine Tochter hatte. Hall findet ihre "Doppelgängerin" Natasha Molinaro, welche als Kassiererin im Supermarkt arbeitet, doch Molinaro erkennt Hall nicht. Dies führt dazu, dass Hall ein Experiment durchführt, was Fullers Brief ihn anwies, zu versuchen: Er soll zu einem Ort fahren, wo er bisher niemals in Betracht gezogen hat, dorthin zu fahren. Dabei entdeckt er einen Ort, ab dem die Simulation zu einem unfertigen Drahtgittermodell übergeht. Hall stellt nun fest, dass Los Angeles im Jahre 1999 ebenfalls eine Simulation ist. Jane Fuller erklärt Hall die Wahrheit: Auch Los Angeles im Jahre 1999 sei eine von Dutzenden existierender virtuellen Welten, aber diese sei die einzige, in der einer der Bewohner jemals eine eigene virtuelle Welt entwickelt hat. Jane Fuller lebt in der realen Welt außerhalb der 90er-Jahre-Simulation. Nach Fullers Tod trat sie in die virtuelle Version ein, um die Gestalt von Fullers Tochter zu übernehmen. Als Erbin wollte sie die Kontrolle über das Unternehmen erlangen, um schließlich die simulierte Realität von 1937 abzuschalten. Ein Plan, den Fuller jedoch vereiteln konnte, indem er Hall zwei Tage vor seinem Tod zum Erben des Unternehmens ernannte. Der virtuelle Hall ist David, Janes realem Ehemann, nachempfunden. Während Jane sich in Hall verliebt hat, verübte ihr Ehemann die Morde über Halls Körper. Durch den längeren Einsatz von VR wurde er zu einem zunehmend eifersüchtigem und psychopathischem Verhalten getrieben, um seine dunklen Fantasien auszuleben. Whitney betritt die Simulation von 1937 und nimmt die Identität des Barkeepers Jerry Ashton an, der währenddessen Ferguson (Halls Identität im Jahre 1937) entführt und ihn gefesselt im Kofferraum seines Autos eingesperrt hat. Als Whitney bei einem Autounfall in der Simulation von 1937 getötet wird, übernimmt Ashtons Bewusstsein in der 90er-Jahre-Simulation die Kontrolle über Whitneys Körper und nimmt Hall als Geisel. Hall erklärt Ashton, dass er sich nach wie vor in einer VR-Simulation befinde. Hall bringt Ashton an den Ort, an dem er "geboren" wurde: Der Computerraum. David übernimmt erneut die Kontrolle über Hall und tötet Ashton. Beim Versuch, Jane zu töten, wird er vom ermittelnden Polizisten McBain erschossen. McBain hat zu diesem Zeitpunkt die Natur seiner eigenen Realität erkannt und fragt Jane scherzhaft: "Also, wird mich jetzt jemand ausstecken?" Sie antwortet mit "Nein", also folgt McBain mit der Bitte "Schau, tu mir einen Gefallen, wenn du dorthin zurückkommst, wo immer du herkommst, lass uns einfach hier unten in Ruhe, okay?" Douglas nimmt schließlich den Platz des Ehemanns in dessen Realität im Jahre 2024 an. Dort trifft er auf den echten Vater von Jane, der als Vorbild für die Figur Hannon Fullers diente. Die Tatsache, dass sich Halls simulierte Person überhaupt in einer übergeordneten Realität wiederfinden kann, sowie die Kolorierung deren grafischer Virtualisierung legen nahe, dass auch diese Umgebung nur eine virtuelle ist. Demzufolge sind alle im Film auftretenden Charaktere Spielfiguren ineinander verschachtelter virtueller Welten und allesamt nicht real.

Als in Hamburg mehrere ungeklärte Todesfälle passieren, bei denen die Toten ohne Krankheitssymptome sterben und in Embryonalhaltung vorgefunden werden, reagiert das Gesundheitsamt: Alle Kontaktpersonen der Toten werden in strenge Quarantäne gebracht, selbst der Verdacht auf Kontakt reicht aus. In den Medien spricht man bald von der Hamburger Krankheit.

Der 16-jährige Jonas lebt in einer zukünftigen, scheinbar idealen Welt: Es gibt keine Kriege, keine Armut und keine Gewalt. Doch im Gegenzug möchte die Gemeinschaft nicht, dass jemand aus der Gemeinde anders ist. Die Menschen empfinden aufgrund einer Droge, die ihnen jeden Morgen verabreicht wird, keinerlei tiefere Gefühle und sehen keine Farben. Wissenschaftler kontrollieren auch die Umwelt, damit diese das Gleichgewicht in der Gemeinschaft nicht stören kann. Alle Menschen leben in völliger Gleichheit: Sie haben identische „Unterkünfte“ und tragen identische Kleidung. Der Rat der Ältesten unter dem Vorsitz der „Chefältesten“ kontrolliert das gesamte Leben. Jede Familie darf nur zwei Kinder haben. Doch die Mütter und Väter sind nicht die leiblichen Eltern: Söhne und Töchter werden von Leihmüttern ausgetragen und einem Paar auf Antrag zugewiesen. Sobald sie volljährig geworden sind, wird die Familie aufgelöst, und die jungen Menschen erhalten eine vorgegebene Aufgabe in der Gesellschaft.

Nach einem atomaren Krieg im Jahre 1965 ist die Erde in drei Weltreiche aufgeteilt, die sich in einem anhaltenden Krieg miteinander befinden: Im Reich Ozeanien herrscht ein totalitärer Polizeiapparat, der vom „Großen Bruder“ gelenkt wird. London ist die Hauptstadt und Sitz der staatslenkenden „Partei“, die alle Bürger auf ihre Staatstreue überwacht. Winston Smith arbeitet für das „Wahrheitsministerium“, das beständig historische Dokumente und Publikationen revidiert, um historische und nah zurückliegende Ereignisse in einem dem System konformen Sinne darzustellen. Winston zweifelt an der Rechtmäßigkeit des Staates und liest heimlich antike Bücher. Er beginnt eine Liebesbeziehung mit Julia, die auch gegen das System opponiert (allein ihre Beziehung stellt schon ein Verbrechen dar, da sexuelle Kontakte zwischen den Geschlechtern nur zum Zwecke der Fortpflanzung gestattet sind). Sie vertrauen sich dem Parteifunktionär O'Connor (im Roman: O'Brien) an, einem weiteren Oppositionellen. Als Winston und Julia vom Vermieter des Zimmers, in dem sie sich regelmäßig treffen, verraten werden, stellt sich heraus, dass O'Connor in Wahrheit Kritikern des Systems auf der Spur ist. Winston widersteht der Folter der Regierung, erst als man ihn seiner Angst vor Ratten aussetzt, verrät er seine Ideale. Dieser Verrat bringt ihm die körperliche Freiheit wieder, aber seine Persönlichkeit ist gebrochen. Als er Julia zufällig wiederbegegnet, gestehen die beiden einander, den anderen verraten zu haben, und dass die Folter ihre Liebe zerstört hat. Das folgende Ende unterscheidet sich in der US und UK-Version: Die UK-Version weicht deutlich von der Buch-Vorlage ab, Winston schreit während der folgenden öffentlichen Propagandameldung „nieder mit dem Großen Bruder!“ und wird erschossen, Julia ist entsetzt und versucht zu ihm zu kommen, nur um Momente später ebenfalls erschossen zu werden. Die US-Version hingegen bleibt etwas näher an der Vorlage und lässt Winston während der Propagandameldung sich den jubelnden Massen anschließen, mit lauthalsigem „lang lebe der Große Bruder!“