Michel Poiccard, jeune voyou insolent, vole une voiture à Marseille pour se rendre à Paris. Mais en route, lors d'un contrôle, il tue un policier qui le poursuivait. Arrivé à Paris, il retrouve une étudiante américaine, Patricia, avec laquelle il a une liaison amoureuse — on comprend qu'il la connaît depuis peu, et qu'il a passé quelques nuits avec elle avant de partir à Marseille. Elle veut étudier à la Sorbonne et, pour se faire un peu d'argent, elle vend le journal Herald Tribune sur les Champs-Élysées. Tout au long du film, Michel essaiera de la persuader de coucher à nouveau avec lui, et elle lui résistera un certain temps en affirmant qu'elle ne l'aime pas vraiment. Michel veut quitter la France pour l'Italie (plus précisément Rome) où il pense trouver refuge. La police l'a déjà identifié comme étant l'assassin de la N7 et sa photo figure dans tous les journaux. Tout d'abord, Patricia ne le dénonce pas, par amour pour Michel. Celui-ci reprend contact avec des gens de la pègre pour récupérer de l'argent qu'on lui doit. En attendant que l'un d'eux l'aide à encaisser un chèque barré, Michel va se cacher avec Patricia chez l’amie d'un ami dans le quatorzième arrondissement. La veille du départ projeté pour l'Italie, Patricia le dénonce à la police afin de le forcer à la quitter. Mais Michel refuse de prendre la fuite. Touché par un policier, il s'écroule au carrefour de la rue Campagne-Première et du boulevard Raspail.

À bout de souffle est un film français, emblématique de la Nouvelle Vague, réalisé par Jean-Luc Godard, sorti à Paris le 16 mars 1960.