«Облачный атлас» - это не просто фильм о реинкарнации, о душах, которые проходят во все новые и новые открытые двери и бродят по свету в поисках своей второй половины. Это еще и история об изгоях и людях «второго сорта», которые есть и в прошлом, и в будущем, и о том, что сильные всегда будут пожирать слабых, и слабым придется давать отпор, чтобы отстоять свое право на счастье и свободу. Не отдельные личности, а все человечество, кружит по собственной истории, совершая одни и те же ошибки. И рабовладельцев сменяют нефтяные магнаты, а бесправных рабов – искусственно созданные бесправные фабрикаты. Гомосексуалистов изгоняют из общества, а стариков запирают в дома для престарелых. Века сменяются веками, но ничего не изменяется. А потому для счастливого конца есть только два варианта: фантастический и реальный. Или с далеких земных колоний прилетят, как и в «Облачном атласе», потомки землян, чтобы спасти нас от вымирания. Или, и это уже фантастический вариант, мы сами сможем наконец-то навести порядок на планете. Ведь для этого нужно всего лишь захотеть. Да, желание и деяния одного человека – лишь капля. Но что такое океан, как не миллионы капель?
Тихоокеанский дневник Адама Юинга — 1849 год. История американского нотариуса, который на корабле возвращается домой. В пути он знакомится с английским доктором Генри Гузом и спасает от смерти чёрного раба Аутуа. В ходе развития сюжета оказывается, что Генри Гуз — аферист, стремящийся убить Юинга и завладеть его имуществом. Аутуа спасает Адама от финальной дозы яда доктора Генри и помогает ему вернуться домой к жене Тильде, дочке известного работорговца и расиста. Вместе с женой они покидают отца и едут бороться за права чёрных людей.
Письма из Зедельгема — 1936 год. Молодой английский композитор Роберт Фробишер, дискредитирует себя, и, сбегая из университета, устраивается в подмастерья к известному композитору Вивиану Эйрсу, с помощью которого намеревается восстановить свое доброе имя. Фробишер находит у Эйрса дневник Адама Юинга, о чём сообщает в одном из писем своему другу — возлюбленному Руфусу Сиксмиту. Во время работы на Эйрса Роберт создает секстет «Облачный атлас», авторство которого Эйрс намеревается оставить за собой, объясняя это тем, что слышал её во сне (перекличка с кафе «Папы Сонга» из другой сюжетной линии). Роберт стреляет в Эйрса и сбегает. Всю дорогу по сюжету Фробишер пишет письма Руфусу, а под конец истории кончает жизнь самоубийством.
Периоды полураспада. Первое расследование Луизы Рей — 1973 год. Молодая амбициозная журналистка начинает расследование об изъянах в безопасности атомных реакторов крупной энергетической корпорации, на которое её натолкнул физик-ядерщик Руфус Сиксмит. Вместе с отчетом о проверке реакторов ей в руки попадают письма сорокалетней давности, написанные Сиксмиту композитором Робертом Фробишером.
Страшный Суд Тимоти Кавендиша — Наши дни (2012 год). 60-летний издатель, сорвавший куш на бестселлере и бегущий от возмездия братьев автора, попавшего в тюрьму, по злой шутке своего родного брата попадает в дом престарелых с весьма строгими правилами содержания. Найдя сообщников, предпринимает попытку побега, одновременно читая историю журналистского расследования Луизы Рей.
Оризон Сонми-451 — история разворачивается в будущем (2144 год), в государстве Ни-Со-Копрос (бывшая Корея), где всем правят корпорации, а у людей не осталось права на индивидуальность. Бо́льшая часть территории планеты непригодна для жизни — из-за токсических отходов производства и последствий ядерных катастроф. Все население разделено на «чистокровных» (рожденных естественным путем) и «фабрикатов» (клонов), формирующих низший социальный класс. Сонми-451 — «фабрикат», она работает в кафе быстрого питания «Папы Сонга» — здесь клоны принимают заказы, разносят еду и убирают. Они живут в ресторане, работают по 19 часов в день и никогда не видели солнечного света. Хэ Джу Чен, выпускник университета Тэмосан и член революционной группы, выкрадывает Сонми-451 из ресторации «Папы Сонга» в надежде сделать из неё символ революции. У неё была предшественница — её подруга, фабрикат Юна-939, показавшая ей тайком кино и рассказавшая о других тайнах мира наверху, но она погибла в результате инцидента, когда убегала, после того, как ударила унизившего её посетителя кафе. Хэ Джу Чен показывает Сонми старый фильм Страшный Суд Тимоти Кавендиша с Томом Хэнксом в роли Тимоти Кавендиша (фрагмент этого фильма на сломанном плеере ей до этого показывала Юна-939).
Переправа возле Слуши и все остальное — 2321 год, мир после ядерной войны. Города уничтожены, люди живут небольшими кланами, один из них (Жители Долин) находится на острове Га-Уае (отсылка к Гавайям). Здесь живут обычные люди. Остров находится за пределами страны: они сами выращивают еду и делают себе одежду. Раз в год они совершают путешествие на восточное побережье для торговли с Провидцами — это называется Обмен в Хонокаа. В этом примитивном мире Сонми-451 является божеством — члены клана молятся, чтобы она даровала им хороший урожай, удачу и безопасность. Если Сонми — богиня этого клана, то некоего Старого Джорджи считают дьяволом. Легенды гласят, он живёт над Долиной, в месте, которого боятся все Жители Долин (гора Мауна-Сол). Варвары Коны — клан агрессоров-каннибалов, нападающий на валлийцев. Закри — член клана Жителей Долин, а также главный повествователь в рассказе «Переправа возле Слуши и все остальное». Провидцы — не деградировавший, современный клан, который пришел с Севера (предположительно с Алеутских островов, Аляска). Клан Провидцев вымирает от ужасной болезни, а те, кто не успел заразиться, такие как Мероним, переселяются в отдаленные места, например на Га-Уаи, чтобы выжить. Мероним — 50-летняя женщина из клана Пророков, которая поселилась и жила с Закри и его семьей в течение года, чтобы якобы больше узнать об устройстве общества валлийцев. Закри не доверяет Мероним, но после того как та спасает больного ребёнка по его просьбе, Закри соглашается сопроводить её в запретные земли над Долиной. Совершая восхождение, Мероним и Закри находят древнюю станцию межпланетной связи, благодаря которой Мероним отправляет сигнал в просторы космоса с просьбой спасти оставшихся на Земле людей.