À la fin du 19e siècle, Christian (Ewan McGregor) part tenter sa chance à Montmartre. Très vite, il rencontre l’artiste Henri de Toulouse-Lautrec (John Leguizamo) qui l’introduit au Moulin Rouge, monde d’Harold Zidler (Jim Broadbent), où le sexe, les drogues, la musique, le théâtre et le cancan sont monnaie courante, et où Christian tombe amoureux de la belle courtisane Satine (Nicole Kidman).
Satine est la vedette du Moulin Rouge, lieu fréquenté par l'élite décadente de la société. L'incroyable courtisane attise les désirs de la gente masculine. Ses charmes font succomber Christian, un jeune écrivain bohème qui croit en la vérité, en la beauté et en l'amour. Ensemble, ils braveront les interdits du célèbre cabaret parisien. Un déluge de décors et de couleurs réalisé par Baz Luhrmann.