Hvordan vil våre handlinger i ett liv påvirke andres i nåtid og fortid? Cloud Atlas består av seks ulike historier som veves i hverandre og tar tilskueren fra Stillehavet på 1800-tallet til en fjern postapokalyptisk fremtid. Filmen er, i følge forfatteren, strukturert som en mosaikk: ‘Vi befinner oss i hver av de seks verdenene akkurat lenge nok til å bli nysgjerrige for så å hoppe til en ny’.