Paris 1899:
Der junge Dichter Christian (Ewan McGregor) gerät durch Zufall als Autor in eine Variete-Theaterproduktion und gleichzeitig in den legendären Nachtclub Moulin Rouge. Dort ist allnächtlich die Hölle los, geführt von dem Besitzer und Zampano Harold Zidler (Jim Broadbent). Der eigentliche Star der Show ist jedoch die Kurtisane Satine (Nicole Kidman), die den reichen Duke (Richard Roxburgh) becircen soll, damit er Geld in das Moulin Rouge investiert.
Doch an seine Stelle gerät Christian und er und Satine verlieben sich ineinander.Zum Wohle des Stücks und des Betriebs hält Satine den Duke tatsächlich hin, während sie mit Christian eine Affäre hat, doch wird die Situation immer angespannter, der Duke immer unberechenbarer und Satine, die an Schwindsucht leidet, immer kränker...