Als in Stalingrad mit dem Ende des Zweiten Weltkriegs die russischen Truppen allmählich abgezogen werden, ist der Alptraum noch lange nicht vorbei. Plötzlich tritt aus unbekannter Quelle ein rotes Gas auf und legt sich über die Schlachtfelder. Bisher nicht identifiziert, weiß niemand, was es damit auf sich hat. Doch schon kurz darauf, zeigt sich die Wirkung: Es erweckt die gefallenen Soldaten wieder zum Leben. Genau jene grauenhafte Reanimation geschieht viele Jahre später noch einmal - in einer kleinen bulgarischen Stadt. Eine plötzliche Explosion setzt besagtes Gas frei und die umherliegenden Toten erwachen erneut zum Leben. Für die Bewohner der Stadt beginnt ein Kampf ums Überleben, ein Alptraum wird Wirklichkeit. Doch werden sie es schaffen, rechtzeitig zu fliehen, bevor ihre Stadt dem Erdboden gleichgemacht wird?

Der Rechtsanwalt Adam Ewing lernt 1850 mit einem Schiff die Ureinwohner des Südpazifik und ihre Unterdrückung kennen. Der junge Musiker Robert Frobisher arbeitet 1931 an seinem Wolkenatlas-Sextett und wird dabei von Ewings Tagebuch inspiriert. Die Journalistin Luisa Rey ermittelt 1975 über eine vertuschte Fehlkonstruktion beim Bau eines Atomkraftwerks und erfährt dabei auch von Frobisher. Der Verleger Timothy Cavendish, der Luisa Reys Geschichte veröffentlichen will, wird in der Gegenwart irrtümlich in ein Altenheim eingewiesen. In der nahen Zukunft kämpft der junge weibliche Duplikant Sonmi~451, deren Lieblingsfilm die Verfilmung von Cavendishs Lebensgeschichte ist, für die Anerkennung ihrer Menschlichkeit. Schließlich spielt eine Episode in ferner Zukunft, in der die menschliche Zivilisation weitgehend wieder auf den Stand der Steinzeit zurückgefallen ist. Nur ein Hologramm mit den Aufzeichnungen Sonmis kündet von der lange vergangenen Zeit.