Brewster McCloud vit dans un sous-sol de l'Astrodome de Houston, car il craint pour sa survie sur Terre. Idéaliste, il rêve de quitter ce bas monde, grâce à une machine de son invention qui lui permet de voler. Il est encouragé dans ce projet par une femme mystérieuse, qui pourrait bien être son ange gardien, ainsi que par la jeune Suzanne.
En 1968, la course à la conquête lunaire entre les deux protagonistes de la Guerre froide, Etats-unis et URSS, atteint des sommets de tension...
En 1902, John McCabe arrive à Presbyterian Church, une petite ville de l'Ouest américain, pour ouvrir un bordel, Mme Constance Miller, une prostitué, lui propose son aide et son expérience en échange d'une partie des bénéfices. Mc Cabe accepte, mais le succès de l'établissement fait des jaloux...