L'Humanité vit sous terre dépendant d'une autorité qui a proscrit l'amour et exerce un contrôle total sur la vie des hommes. La reproduction s'opère en laboratoire et les individus sont nommés par des numéros de série. Mais un mâle, THX 1138 et une femelle LUH 3417 n'absorbent pas la drogue prescrite et font l'amour. Découverts, ils tenteront de s'échapper.

Bullitt, lieutenant de police, est charge par un politicien ambitieux de proteger Johnny Ross, gangster dont le temoignage est capital dans un proces ou est implique l'homme politique. Malgre les precautions prises par Bullitt et ses hommes, Ross est grievement blesse, puis acheve sur son lit d'hopital. Bullitt s'apercoit alors que la victime n'etait pas le vrai Ross.