Capolavoro di Fellini inizialmente contestato, ma che funge da spartiacque nella storia del cinema italiano, il film si separa definitivamente dalla tradizione del Neorealismo per raccontare un'Italia nuova, che si allontanava dai valori antichi per fare spazio ai sogni, alle illusioni, alle speranze di una "Dolce vita": erano gli anni sessanta. Sfilano così, in questo lungo film, diversi episodi apparentemente quasi disgiunti tra loro, dove ognuno ha i suoi protagonisti, ma tutti legati alla figura di Marcello.
Marcello Rubini è un giornalista romano che scrive articoli mondani, in cui figurano persone e fatti noti nell'ambiente di Via Veneto: meta ambita da personaggi dello spettacolo e ricchi borghesi. Marcello, temuto a distanza o accolto a seconda dell’interesse delle persone che incontra, staziona ogni sera fuori dai locali alla moda in continua ricerca di uno scandalo o di un pettegolezzo su cui lavorare. L'attività professionale lo ha portato ad adottare un sistema di vita molto simile a quello dei suoi personaggi, così egli passa con indifferenza da una relazione all'altra, mentre convive con Emma non rinuncia ad altre avventure: come quella con Maddalena.
L’uomo, dopo aver incontrato in un locale Maddalena, una danarosa ereditiera, si accompagna in macchina con lei in giro per Roma senza una precisa meta. Sotto il muraglione di piazza del Popolo incontrano una prostituta che lo invita a bere un caffè a casa sua; i due le danno un passaggio: Marcello e Maddalena passeranno una notte d'amore nell'alloggio della donna. Il mattino seguente, quando Marcello torna a casa, è costretto a soccorrere Emma, la fidanzata, la quale, follemente gelosa di come lui passi le sue notti, esasperata, ha tentato il suicidio con un'overdose di farmaci. Marcello soccorre Emma portandola in ospedale. L'arrivo di Sylvie, una famosa attrice americana, offre al giornalista l'opportunità di nuove esperienze romantiche. L'attraente giovane attrice è accolta da una miriade di paparazzi dal momento del suo arrivo all'aeroporto fino all'hotel dove tiene una conferenza stampa. La sera, l'attrice sta festeggiando in un club e decide di andarsene dopo una discussione con il suo ragazzo. Marcello le corre dietro. Assistiamo poi al famoso bagno dell'attrice nella fontana di Trevi, la scena più famosa del film. Quando i due tornano in albergo, li aspetta il fidanzato di Sylvie che, non avendo apprezzato la loro passeggiata notturna, prima schiaffeggia la ragazza e poi stende Marcello con un pugno davanti ai paparazzi.
L'episodio successivo si svolge in una chiesa e riguarda l'incontro di Marcello con Steiner, un intellettuale per il quale Marcello ha una sorta di venerazione. Marcello e il suo amico, il fotoreporter Paparazzo, accompagnati da Emma, si recano in un luogo di campagna dove si è diffusa la voce che la Madonna sarebbe apparsa a due bambini. Una folla di fedeli e malati cronici si è riunita in preghiera, mentre giornalisti, fotografi e troupe televisive sono presenti in gran numero. Quando un temporale si abbatte improvvisamente sulla folla e sui riflettori, che vengono spenti uno a uno, lo spettacolo finisce e la folla si contende animatamente ogni singolo ramoscello dell'albero vicino al quale la Madonna sarebbe apparsa. Marcello ed Emma si trovano invitati a un ricevimento nella bella casa di Steiner, in compagnia di artisti e letterati. Steiner, sposato e padre di due bambini, rappresenta tutto ciò che un uomo può desiderare e in questa occasione dice a Marcello che intende presentargli un editore, in modo che il giornalista possa dedicarsi a ciò che più gli piace e non debba più scrivere per le riviste di gossip. Marcello, dopo l'ennesima discussione al telefono con Emma, si trova in una trattoria del litorale romano e cerca di scrivere un articolo, ma viene disturbato dal volume eccessivo del juke-box acceso da Paolina, una giovane adolescente di Perugia che lavora come cameriera. Marcello prova simpatia e tenerezza per le semplici aspirazioni di quella ragazzina.
Marcello incontra suo padre in via Veneto, venuto da Cesena per affari. Accogliendo il desiderio del padre, si recano insieme in un locale notturno, che il vecchio era solito frequentare durante il servizio militare. Qui Marcello gli presenta Fanny, una giovane ballerina, che li porta nel suo appartamento. La stanchezza della notte e gli acciacchi della vecchiaia fanno sì che il genitore si senta male, tanto che decide di lasciare immediatamente Roma e tornare a casa. Marcello partecipa a un ricevimento del principe Mascalchi nel suo castello: l'aristocrazia che si riunisce per la festa è rappresentata come una galleria d'inetti o veri e propri imbecilli. Qui Marcello incontra nuovamente Maddalena, ma, nonostante quest'ultima si impegni in una falsa quanto scenografica dichiarazione d'amore, alla fine Marcello si ritrova in soffitta tra le braccia della moglie del principe. Una telefonata avverte Marcello che una tragedia è avvenuta nella casa del suo amico. Immediatamente, Marcello apprende dal commissario incaricato delle indagini che Steiner, dopo aver ucciso i suoi figli, si è suicidato. Il dolore e la delusione non impediscono a Marcello, in quanto amico di famiglia, di aiutare il commissario ad avvertire la moglie di Steiner, che sarebbe tornata presto dal lavoro. Quando per strada i due informano la donna del grave fatto, un gruppo di spietati fotoreporter li circonda come avvoltoi. Nell'ultimo episodio, Marcello è in compagnia di un gruppo di amici che non esita a irrompere in casa di Riccardo sfondando la porta a vetri del salotto. Vogliono festeggiare il divorzio di Nadia che, tra un vetro e l'altro, improvvisa uno striptease, creando un'eccitazione collettiva che rischia di degenerare in un'orgia. All'alba, il gruppo di amici si ritrova a camminare lungo una spiaggia, sulla quale è apparsa una specie di gara: da lontano Marcello vede Paolina fare dei gesti. Vorrebbe camminare con lui e chiacchierare, ma Marcello non capisce e parte con i suoi amici alla ricerca di altre avventure.