仮釈放中の窃盗犯ダニー・オーシャン（ジョージ・クルーニー）は、いかさまトランプ師のラスティー（ブラッド・ピット）、スリの達人ライナス（マット・デイモン）、爆破の達人バシャー（ドン・チードル）、元カジノ・オーナーのルーベン（エリオット・グールド）、車両のプロであるヴァージル（ケイシー・アフレック）とターク（スコット・カーン）の兄弟、カード・ディーラーのフランク（バーニー・マック）、元詐欺師のソール（カール・ライナー）、配線のプロであるリヴィングストン（エディー・ジェイミソン）、アクロバットの達人イエン（シャオボー・クィン）という仲間を集め、ラスヴェガスの三大カジノの金が収められる地下金庫を狙う壮大な犯罪を計画。そのカジノのオーナーのベネディクト（アンディ・ガルシア）は、オーシャンの離婚寸前の妻であるテス（ジュリア・ロバーツ）を恋人にしていた。計画が進む中、オーシャンは現金だけでなく、テスの愛をもベネディクトから奪おうとする。