Un cinéaste dépressif fuit le monde du cinéma et se réfugie dans un univers peuplé de souvenirs et de fantasmes. Surgissent, avec la musique de Nino Rota, des images de son passé, son enfance et l'école religieuse de sa jeunesse, la Saraghina qui dansait sur la plage pour les écoliers, ses rêves fous de « harem », ses parents décédés. Dans la station thermale où il s'est isolé, son épouse Louisa, sa maîtresse Carla, ses amis, ses acteurs, ses collaborateurs et son producteur viennent le visiter, pour qu'enfin soit réalisé le film sur lequel il doit travailler.
En livrant ainsi ses angoisses et ses fantasmes de cinéaste à travers Marcello Mastroianni, Fellini propose une réflexion passionnante sur la création artistique.