En 1936, durant la Grande Dépression, à Joliet, dans l'Illinois. L'escroc Johnny Hooker et ses partenaires Luther Coleman et Joe Erie escroquent 11 000 $ en liquide à une victime sans méfiance. Hooker perd sa part de l'arnaque lors d'un jeu de roulette truqué, tandis que Luther, satisfait par cette manne, décide de prendre sa retraite. Il conseille à Hooker de rechercher son vieil ami, Henry Gondorff, à Chicago pour apprendre « la grande arnaque ».
Le lieutenant de police corrompu de Joliet, William Snyder, arrête Hooker, révélant que leur victime était un coursier du redoutable chef du crime irlando-américain Doyle Lonnegan. Les hommes de Lonnegan assassinent Luther et le coursier. Après avoir trouvé Luther mort, Hooker s'enfuit à Chicago.
Hooker trouve Gondorff ivre et caché du FBI, dirigeant un manège de chevaux qui est une façade pour un bordel, et demande de l'aide pour arrêter Lonnegan. Au départ réticent, Gondorff cède et recrute une équipe d'escrocs expérimentés. Ils décident de ressusciter une arnaque élaborée et obsolète connue sous le nom de « The Wire », en utilisant une grande équipe pour créer un faux salon de paris hippiques. Les hommes de Snyder et Lonnegan traquent Hooker jusqu'à Chicago ; Gondorff prévient Hooker que si l'un d'eux le trouve, l'escroc devra se retirer.
À bord du train de luxe, l'opulent 20th Century Limited, Gondorff, se faisant passer pour "Shaw", un rustre bookmaker de Chicago se fait inviter pour partie de poker privée à enjeux élevés de Lonnegan, en soudoyant un contrôleur du train. "Shaw" exaspère Lonnegan avec son comportement odieux, puis l'escroque de 15 000 $. Hooker, se faisant alors passer pour "Kelly" l'employé mécontent de "Shaw", intervient pour récupérer les gains et convaincre Lonnegan de l'aider à ruiner "Shaw" en l'escroquant dans son salon de paris hippiques. Hooker rentre chez lui et trouve les hommes de Lonnegan qui attendent pour l'assassiner, mais ilparvient à fuitr. Gondorff est effrayé par leur tentative, mais Hooker le convainc de continuer l'escroquerie.
La poursuite de Hooker par Snyder attire l'attention d'agents infiltrés du FBI dirigés par l'agent Polk, qui ordonne à Snyder d'amener Hooker pour piéger Gondorff. Pendant ce temps, Lonnegan, frustré par l'incapacité de ses hommes à tuer Hooker pour l'escroquerie de Joliet, ordonne que le travail soit confié à Salino, son meilleur assassin. Une mystérieuse silhouette avec des gants de cuir noir commence à suivre et à observer Hooker.
"Kelly" donne à Lonnegan un tuyau sur un pari à 7 contre 1 dans une course de chevaux qui s'avère payante. Lorsque Lonnegan le presse de lui donner des détails, il révèle qu'il a un partenaire, "Harmon" (en fait l'escroc Kid Twist), au bureau de la Western Union de Chicago, qui les aidera à escroquer "Shaw" en remportant les paris sur les courses de chevaux dont il connait les résultats un peu avant de les rendre officiels à la radio. Lonnegan est convaincu après avoir reçu le tiercé gagnant d'une autre course, et accepte de financer un pari de 500 000 $ pour mettre "Shaw" sur la paille et se venger. Peu de temps après, Snyder capture Hooker et l'amène devant Polk, qui force Hooker à trahir Gondorff en menaçant d'emprisonner la veuve de Luther Coleman.
Découragé la nuit précédant l'opération, Hooker couche avec une serveuse de restaurant nommée Loretta. Le lendemain matin, alors qu'elle marche vers lui dans une ruelle, l'homme ganté de noir apparaît et la tue. L'homme révèle qu'il a été engagé par Gondorff pour protéger Hooker et que la serveuse était en fait la soeur et la complice de Salino.
Sur ordre de "Harmon", Lonnegan parie 500 000 $ au salon de "Shaw" sur un cheval nommé Lucky Dan. Alors que la course commence, "Harmon" arrive et exprime son choc face au pari de Lonnegan : quand il a dit "place it", il voulait dire que le cheval se "placerait" (c'est-à-dire finirait dans les trois premiers). Pris de panique, Lonnegan se précipite au guichet et exige qu'on lui rende son argent, moment auquel Polk, Snyder et une demi-douzaine d'agents du FBI prennent d'assaut le salon. Polk dit à Hooker qu'il est libre de partir ; choqué par la trahison, Gondorff tire sur Hooker. Polk tire sur Gondorff et ordonne à Snyder d'éloigner le respectable Lonnegan de la scène du crime.
Lonnegan et Snyder étant en sécurité, Hooker et Gondorff se lèvent au milieu des acclamations et des rires : "Polk" est en fait Hickey, et avec les autres "agents du FBI", il a monté une arnaque au sein de l'arnaque pour détourner Snyder et s'assurer que Lonnegan abandonne l'argent sans jamais se rendre compte qu'il a été enlevé. Alors que les escrocs dépouillent la pièce de son contenu, Hooker refuse sa part d'argent, affirmant qu'il la perdrait de toute façon, et s'en va avec Gondorff.
Ce film de scénario, aujourd'hui bien désuet, est pourtant l'apogée de la carrière de George Roy Hill. Après l'excellent western Butch Cassidy et le Kid (1969) -et le non moins réussi Abattoir 5 (1972)- il réunit de nouveau Robert Redford et Paul Newman pour une reconnaissance professionnelle qui depasse la première (sept Oscars contre quatre) dont la statuette du meilleur réalisateur.