Действието на Вавилон се развива в края на 20-те и началото на 30-те години на XX в. по време на прехода на Холивуд от нямото към звуковото кино. Филмът проследява възхода и падението на звезди, студийни босове, кинотворци и всевъзможни представители на киноиндустрията, които преминават през бурния, магически и скандален период, останал в историята като ера на безмерно разточителство, необуздан упадък и поквара.Сюжетът поставя в светлините на прожекторите актьора на върха на славата Джак Конрад (Брат Пит), готовата на всичко, за да бъде звезда Нели ЛаРой (Марго Роби) и вярващия, че киното е нещо повече от живота, Мани Торес (Диего Калва). Съдбите на тримата се преплитат, за да разкрият по зрелищен и болезнено откровен начин човешката природа – от най-бляскавата до най-анималистичната ѝ същност.