Dans la France occupée, huit soldats juifs-américains, dirigés par le lieutenant Aldo Raine, traquent et déciment les nazis en prélevant les scalps de leurs victimes. Leurs exploits irritent au plus haut point Hitler, qui charge le colonel Hans Landa, réputé pour sa cruauté, de mettre en échec ces "bâtards". Au cours d'une opération antérieure, ce dernier avait fait exécuter une famille juive cachée chez un fermier. Seule Shoshanna, l'aînée, était parvenue à s'échapper. Quatre ans plus tard à Paris, elle dirige, sous une fausse identité, un cinéma légué par sa tante. Tombé sous le charme de la jeune fille, un jeune héros de guerre nazi convainc Joseph Goebbels, ministre de la propagande, de tenir la première de son nouveau film dans son établissement. La projection, réservée exclusivement aux Allemands et à leurs sympathisants, constitue pour Shoshanna l'occasion rêvée de venger sa famille. Elle ignore toutefois que les bâtards prévoient eux aussi de faire sauter l'établissement en pleine projection.