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.