In het door Duitsers bezette Frankrijk is Shosanna Dreyfus (Mélanie Laurent) getuige van de brute moord op haar familie, onder leiding van nazi-kolonel Hans Landa (Christoph Waltz). Ze weet maar net te ontsnappen en vlucht naar Parijs, waar ze een nieuwe identiteit aanneemt en een filmtheater gaat runnen. Ondertussen, ergens anders in Frankrijk, neemt een joodse groep soldaten, onder leiding van Lt. Aldo Raine (Brad Pitt) wraak op de nazi's. De groep die bij de vijand bekend staat als 'The Basterds', zaait angst door de nazi's op brute wijze te vermoorden. Met de hulp van de Duitse actrice Bridget von Hammersmark (Diane Kruger) ondernemen ze een missie om de leiders van het Derde Rijk uit te schakelen bij een Duitse filmpremière in het filmtheater van Shosanna Dreyfus, waar ook Shosanna zelf haar kans schoon ziet om wraak te nemen...