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從監獄假釋出來後不久，丹尼爾·奧申（喬治·克隆尼飾）與老搭檔拉絲蒂·萊恩（布萊德·彼特飾）就迅速組成了一支專業團隊，要對三家拉斯維加斯賭場貝拉焦、米拉奇和美高梅的金庫下手。這三家賭場都屬於特里·班尼迪克特（安迪·賈西亞飾），共同使用的金庫防護非常嚴密，使用了許多高科技設備。班尼迪克特恰好正在和奧申的前妻苔絲（茱莉亞·羅勃茲飾）約會。隨著劇情發展，奧申提到他帶領這次行動的主要目的就是要重新贏回苔絲的心。富有，卻被班尼迪克特擠出了賭場生意的魯本給整個過程提供資金。計劃的偷竊日期是在一個賭場內舉行拳擊賽的夜晚，那時賭場內的金庫中將至少有一億五千萬的現金。

整個計劃穿梭了許多對監視人員的干擾，並且對時間精度要求極高。爆破專家巴舍·塔爾（唐·其鐸飾）負責在下手之前使全城停電，不僅讓賭場安全部門的監視暫停，也讓兩位同夥有機會從電梯間順著繩索滑到底層。由於陰差陽錯，巴舍對電力系統作的手腳被識破後，巴捨不得不從加利福尼亞高級研究所偷來一個能通過發射電磁波使全城所有電磁設備停機三十秒的設備。

為了能夠進入金庫，他們還需要賭場安全系統每十二小時更新一次的密碼。整個賭場只有班尼迪克特同時擁有全部三道門的密碼；扒手萊納斯·卡德威爾（麥特·戴蒙）扮作內華達州賭博委員會的工作人員，找到班尼迪克特，向他報告賭場內的發牌手弗蘭克·凱頓（伯尼·麥克飾）是一位有前科的慣犯。 弗蘭克其實也是「瞞天過海」的一員，他和萊納斯按照事先安排發生爭吵，萊納斯乘機偷到了密碼。班尼迪克特將弗蘭克趕出賭場，卻不知他便得到機會脫身進行後 續的偷竊。班尼迪克特和萊納斯一道向賭場大堂內走時萊納斯突然說自己將東西落在了房間里，趁班尼迪克特趕時間不陪他一道返回，進入了賭場內部。

紹爾·布魯姆（卡爾·雷納飾）此時扮演一位東歐軍火大亨，問班尼迪克特能否把他的一個皮箱暫時放在賭場金庫中代為保管。紹爾在安全中心的監視器前突然假裝暈倒，轉移警衛們的注意力，此時萊納斯進入電梯。

電子信息專家李文斯頓·戴爾（艾迪·詹米森飾）在紹爾暈倒時將監視器上的畫面更換，使各個走廊和電梯都看上去去空無一人。此時，拉絲蒂扮作醫生來到安全中心，很遺憾地告訴眾人紹爾已死，將他送出賭場。

丹尼與萊納斯一道鑽到電梯間頂部，準備完畢；拉絲蒂推著「屍體」也即將到達預定地點，兩撥人同時通過手機告訴旅館內的指揮部——馬上使全城停電。

「瞞天過海」的另一位成員，雜技演員小顏鑽入行李車被送入金庫，預定時間到後他從車中鑽出，通過雜技在不接觸地面的情況下爬到金庫門口。

巴舍按下按鈕，全程突然停電；丹尼與萊納斯迅速通過繩索降到電梯間底部，金庫門口的兩個警衛被氣體炸彈麻倒，小顏在金庫門的另一頭安裝好了炸彈。丹尼引爆炸彈，金庫被打開。此時安全中心的監視器上顯示一切正常。

最後，一切就緒後，拉絲蒂接通了事先由丹尼放在苔絲口袋中的電話， 告訴班尼迪克特他的金庫已經被竊。監視器上的圖像突然改變，班尼迪克特看到丹尼、萊納斯和小顏正在搬運成箱的現金。拉絲蒂威脅說，他們已經拿走了金庫現金 的一半（八千萬），如果他們可以安全離開，則另一半留給班尼迪克特；如果班尼迪克特報警，他們就把全部的一億六千萬炸掉。

班尼迪克特一方面對拉絲蒂的要求全部照辦，但派人跟蹤運走了裝滿了錢的麵包車，同時也通知了特警隊（SWAT）。特警迅速趕到，來到金庫將丹尼等三人擊斃，但金庫也被引爆。憤怒的班尼迪克特詢問手下麵包車里 已經運走的錢是否追回，得到的回答是裡面既沒有司機也沒有錢，都是廣告傳單。原來這個安排只是障眼法——麵包車由遙控車高手維吉爾·馬洛伊（凱西·艾佛列 克飾）控制，目的是吸引注意力；而特警隊完全由拉絲蒂等人扮演，之前的報警電話也是被李文斯頓攔截的。「特警隊」於是輕鬆地將全部現金帶出賭場，安全離 開。丹尼走出賭場時說自己認識消息靈通人士，問班尼迪克特是否願意用苔絲換回那一億六千萬；班尼迪克特回答他願意，這一幕被苔絲在閉路電視上看到。丹尼由 於違反假釋條例被送進監獄，苔絲追到警車前問他要走多久，丹尼回答「三到六個月後」。

三到六個月後，丹尼出獄，看到拉絲蒂開車帶著苔絲來接他。他們離開時班尼迪克特的手下也一路跟蹤。