После вступительной сцены, в которой показан перспективный снимок слона (кхм) от первого лица, справляющего нужду на человека, когда его толкают вверх по склону в грузовике с бортовой платформой (подготавливая аудиторию к грядущему марафону), Вавилон начинается всерьез с тщательно продуманной вечеринки в особняке, устроенной в Бель-Эйр в 1926 году. Среди безудержного разврата пять главных героев, чьи истории разворачиваются в течение следующих 26 лет: Мэнни Торрес (Диего Кальва), помощник, который оказывается на пути к стать продюсером; Нелли Ларой (Марго Робби), актриса-исполнительница, ожидающая своего большого прорыва; Джек Конрад (Брэд Питт), возлюбленный, признанная звезда большого экрана; Сидни Палмер (Джован Адепо), одаренный трубач; и леди Фэй Чжу (Ли Цзюнь Ли), певица и мастер на все руки.
Линейно перемещаясь во времени, фильм следует за персонажами через самые высокие вершины их индивидуальной карьеры, поскольку индустрия развивается семимильными шагами — от немого кино к «говорящим картинкам» и от хаоса к кодексам, правилам и стандартам. Конечно, вечеринка не может длиться вечно, и за этими высшими достижениями неизбежно следуют самые низкие падения, большинство из которых представляют собой клише, фамильярность которых лишает их полного веса, который они должны иметь.