Le film s'inspire partiellement de la rébellion de Satsuma en 1877, une rébellion de samouraïs dirigée par Takamori Saigō contre l'armée impériale japonaise, et de l'histoire de Jules Brunet, un officier français qui démissionna de l'armée française par fidélité envers le dernier shogun Tokugawa Yoshinobu qui avait précédemment passé un traité d'amitié avec Napoléon III.
Léonidas est devenu roi de Sparte à la suite des épreuves rituelles spartiates dont il a triomphé. Il apprend d'un messager perse que le roi Xerxès envisage d'envahir la Grèce et de soumettre sa cité mais refuse de négocier un quelconque arrangement. Contre l'avis des éphores corrompus par l'or perse, il part à la rencontre de l'ennemi avec les 300 meilleurs soldats de sa cité, et est rejoint sur la route par Daxos et ses Arcadiens. Léonidas choisit de combattre l'armée perse dans le passage étroit et rocheux des Thermopyles, appelées les Portes chaudes dans le film. Il refuse d'enrôler Éphialtès, un Spartiate exilé, car celui-ci, bossu, ne peut lever convenablement son bouclier à cause de son handicap au dos et au cou.
Deux jeunes pilotes zélés et doués, Rafe McCawley (Ben Affleck) et Daniel 'Danny' Walker (Josh Hartnett), sont amis depuis leur plus tendre enfance. Ils décident tous deux d'entrer dans l'USAAF. Rafe tombe amoureux d'Evelyn, une jeune infirmière, lors de son test pour entrer dans l'aviation. Mais leur idylle sera de courte durée car Rafe veut combattre. Evelyn et Danny eux se font muter à Hawaï alors que Rafe, lui, rejoint l'Angleterre pour combattre la Luftwaffe du Troisième Reich d'Hitler, au côté des Anglais dans les Eagle Squadrons, avec l'accord de son supérieur le Lieutenant-Colonel Doolittle. Quelques mois et des lettres plus tard, au cours d'une mission, l'avion de Rafe est abattu et ce dernier est porté disparu. Danny va apprendre la triste nouvelle à Evelyn. Effondrés, Evelyn et Danny partagent leur chagrin et un amour naît de leurs confidences. Evelyn tombe alors enceinte de Danny. Le jour où Evelyn apprend cette nouvelle, Rafe revient. Il a survécu à son crash et a été repêché par un navire de pêche français ; il est heureux de revoir Evelyn mais la situation a changé et Rafe comprend qu'il a été supplanté par Danny. Ils se bagarrent dans un bar et après quelques coups de poings, ils fuient pour échapper à la police militaire. Danny lui explique la situation mais leur amitié est fortement remise en question. Pendant ce temps, les Japonais lancent une attaque surprise sur le port. Au petit matin du dimanche 7 décembre 1941, alors que les soldats dorment encore, les appareils japonais survolent Hawaii et lancent leurs torpilles et leurs chasseurs sur les navires en rade.
Géorgie, 1861. Scarlett O'Hara est une jeune fille de la haute société sudiste. Sa famille possède une grande plantation de coton appelée « Tara ». Âgée de 16 ans, elle est courtisée par tous les bons partis du pays, mais n'a d'yeux que pour Ashley Wilkes. Scarlett a un caractère bien trempé, obstiné, rusé et capricieux qui fera sa force et sa faiblesse, et donnera à Autant en emporte le vent un dynamisme particulier. Ashley, cependant, est promis à sa cousine, la vertueuse Melanie Hamilton. Scarlett cherche à tout prix à le séduire, mais à la réception des Douze Chênes, c'est du cynique et controversé Rhett Butler qu'elle retient l'attention. Ce dernier l'a surprise alors qu'elle avouait son amour à Ashley. Fasciné par l'énergie et la force de caractère de l’héroïne, il n'aura d'yeux que pour elle, malgré son indépendance d'esprit.
Au plus fort de la Première Guerre mondiale, Schofield et Blake, deux jeunes soldats britanniques, reçoivent une mission vraisemblablement impossible. Dans une course contre le temps, ils vont devoir traverser le territoire ennemi et délivrer un message qui pourra stopper une attaque mortelle contre environ 1 600 soldats, parmi lesquels se trouve le frère de Blake.
Les États-Unis sont gouvernés par Zartan sous les traits du président. Celui-ci organise un piège qui a pour but de mêler les Joes à un complot qui a abouti à l'assassinat du chef d'État pakistanais et la plongée du pays dans le chaos avec son arsenal nucléaire. Prenant cette attaque pour prétexte, Zartan donne l'ordre de tuer l'unité d'élite G.I. Joe. Duke trouve la mort dans cette attaque en tentant de protéger son ami Flint qui survit avec Marvin et Jay, deux autres membres de l'équipe et également amis de Duke. Lors d'un reportage, Zartan annonce avoir lui-même ordonné la mort des Joes et que le tueur du président Pakistanais n'est autre que Snake Eyes. Pendant ce temps le reste de l'unité qui a survécu devine que le seul homme assez puissant pour pouvoir commander une attaque comme celle qu'ils ont subie ne peut être que le président. Zartan a gardé le vrai président vivant et il décide de le forcer à révéler où se trouve Rex alias « Cobra Commander » ainsi que McCullen alias « Destro ». Pendant ce temps, le gouvernement capture Snake Eyes mais celui-ci s'avère être l'agent de Cobra, Stormshadow, venu pour faire sortir Cobra Commander ce qu'il parvient à faire. Ce qui reste des G.I. Joes devront tout risquer pour arrêter la révolution de Cobra, ils feront appel à l'homme qui a donné son nom à leur unité: le Général Joe Colton.
En 2003, dans la prison de Longview, Marcus Wright va être exécuté pour le meurtre de son frère et de deux policiers. Le docteur Serena Kogan, elle-même condamnée par un cancer en phase terminale, tente de le convaincre de léguer son corps à la science. En l'occurrence à la genetic division (section génétique) de Cyberdyne Systems, l'entreprise responsable de la mise au point du programme Skynet. Peu après avoir signé le document que lui a présenté le docteur Kogan, Marcus est exécuté par injection létale.
Dans les comics, le chef d'HYDRA est le baron Wolfgang Von Strucker, rôle qui revient dans le film à Crâne rouge. Le réalisateur Joe Johnston avait d'abord envisagé que le groupe des Envahisseurs fasse une apparition dans la seconde moitié du film, ainsi que les membres des Vengeurs, mais a finalement renoncé à cette idée. L'équipe de soldats qui accompagne Captain America durant la seconde partie est celle des Howling Commandos qui, dans les comics, est commandée par Nick Fury durant le conflit mondial. L'un des membres britanniques du commando est nommé James Falsworth, qui était dans les comics le nom d'Union Jack, l'un des membres des Envahisseurs. Les Vengeurs n'apparaissent pas dans le film proprement dit, mais dans un teaser d'Avengers, qui suit le générique de fin. Le Tesseract est inspiré du Cube cosmique, un élément récurrent dans l'univers des comics Marvel.
À la fin des années 1980 (durant les dernières années de la guerre froide), lors d'une patrouille aérienne dans l'océan Indien, deux chasseurs F-14 Tomcat de l'US Navy embarqués sur le porte-avions USS Enterprise rencontrent deux chasseurs MiG-28 soviétiques au comportement hostile. Les pilotes américains parviennent à mettre les MiG en fuite mais le leader de la formation, Bill « Cougar » Cortell, se retrouve en état de choc à la suite d'un accrochage avec un MiG. L'autre pilote, Pete « Maverick » Mitchell — un aviateur avec un tempérament de « chien fou », peu apprécié de sa hiérarchie et marqué par la disparition en vol de son père lors de la guerre du Vietnam — retourne le chercher malgré les ordres reçus et le manque de kérosène de son avion, aidant l'avion de Cougar à revenir se poser sur le porte-avions.
En 490 av. J.-C., au cours de la bataille de Marathon, le roi perse Darius Ier est mortellement blessé par le général athénien Thémistocle sous les yeux de son fils Xerxès. De retour en Perse, le commandant de sa flotte la reine Artémise I le convainc de se venger des Grecs et en fait un dieu-roi. Dix ans plus tard, il envahit la Grèce. Alors que Léonidas et ses 300 Spartiates arrêtent Xerxès aux Thermopyles, les Athéniens, Thémistocle à leur tête, combattent sur mer au cap Artémision. Quelques jours plus tard les flottes s'affrontent lors de la grande bataille de Salamine qui se déroule peu avant celle de Platées. Les Grecs gagnent la bataille.
En 1199, l'archer Robin Longstride (Russell Crowe) déserte avec trois de ses compagnons l'armée anglaise après la mort du roi au siège de Châlus. En chemin, il assiste par hasard à une embuscade des Français contre les croisés ramenant à Londres la couronne du roi et parvient à récupérer la couronne. Avant de mourir, l'une des victimes de l'embuscade, Sir Robert Locksley, demande à Longstride de ramener à son père l'épée qu'il lui avait volée en partant pour les croisades. Décidé à traverser la Manche sans bourse délier, Longstride usurpe l'identité de Locksley et ramène à Londres la couronne d'Angleterre au nouveau roi, Jean Sans Terre, puis il part pour les terres de Robert Locksley, près de Nottingham. Celles-ci, saignées à blanc par la guerre et la pénurie, sont administrées d'une main de fer par Lady Marianne, la veuve de Locksley. Son beau-père, pour éviter qu'elle ne soit dépouillée de ses possessions à l'annonce de la mort de son mari, fait passer Robin pour son fils et le mari de Marianne, qui, après quelques réticences, se prend à aimer ce nouveau mari. Pendant ce temps, le roi Jean envoie son conseiller Godefroy sillonner le pays pour prélever encore plus de taxes pour restaurer le Trésor royal. Mais il ne sait pas que son ami est en fait un espion des Français, qui, en compagnie de 200 soldats, se fait passer auprès des barons du Nord pour le percepteur, et en profite pour mettre à feu et à sang le pays. De cette façon, il escompte la création par les barons d'une coalition contre le roi qui marchera sur Londres, pendant que le roi Philippe de France débarquera en Angleterre. Pour retrouver les autres barons, Robin part à Barnsdale, où le roi arrive ; il y est contraint de promettre la rédaction d'une charte garantissant la liberté de ses sujets, la production selon leurs besoins et la levée des saisies arbitraires (référence à la Grande Charte de 1215, charte rédigée à l'initiative du père de Robin Longstride). Les troupes du roi se battent finalement contre les Français mais, après leur victoire, le roi Jean refuse de signer la Charte et déclare Robin hors-la-loi : la légende commence.
Dans la France occupée, Shosanna Dreyfus, une jeune Juive française, assiste à l’exécution de sa famille par le colonel SS Hans Landa. Mais elle parvient à s’échapper et s’enfuit à Paris où elle se construit une nouvelle identité, devenant propriétaire d’un cinéma de quartier.
À Cracovie, durant la Seconde Guerre mondiale, les soldats allemands forcent les juifs à être parqués dans le ghetto de Cracovie. Oskar Schindler est un industriel allemand, membre du parti nazi. Ne pensant tout d'abord qu'à son profit, il corrompt des membres de la Wehrmacht et des officiers SS pour acquérir une usine de métal émaillé. Dès lors, pour l'aider dans la direction de son entreprise, il engage un comptable juif, Itzhak Stern. Celui-ci est par ailleurs un représentant local de la communauté juive et a des contacts parmi le marché noir et la communauté juive des affaires. Stern aide alors Schindler à trouver des financements pour lancer son entreprise. Schindler entretient des relations amicales avec les nazis, profite de sa fortune, de son statut de « Herr Direktor » et a Stern comme bras droit. Il emploie une main d'œuvre juive bon marché dans son usine. De son côté, Stern assure à Schindler qu'ils engagent le plus d'employés possible essentiels à l'effort de guerre allemand, alors qu'en fait, ils les sauvent de la déportation dans les camps de concentration ou d'une exécution sommaire.
En 2005, des scientifiques découvrent dans le « système solaire Gliese » (nom donné dans le film, en réalité le système planétaire Gliese 581) une exoplanète qu'ils baptisent « planète G », dont le climat semble proche de celui de la Terre. En 2006, la NASA lance le projet international Beacon pour envoyer un signal jusqu'à cette planète en construisant un système de communication cinq fois plus puissant que ceux existant alors. Chaque jour, quand le satellite Landsat 7 est à l'aplomb de la station de communication de Saddle Ridge, sur l'île d'Oahu, dans l'archipel d'Hawaï, le signal est émis vers le satellite. Celui-ci amplifie le signal pour le relayer à travers l'espace jusqu'à la planète G.
John Rambo, un ancien béret vert et héros de la guerre du Viêt Nam, purge une peine de travaux forcés (suite aux événements du précédent film) lorsque le colonel Samuel Trautman lui propose d'accomplir une mission périlleuse : trouver des preuves de la présence de prisonniers américains au Viêt Nam, en échange de quoi il retrouvera sa liberté. Arrivé dans la jungle, il entre en contact avec l’espionne anti-communiste Co Bao. Ensemble, ils découvrent un camp vietnamien et Rambo libère un prisonnier. Alors que l'hélicoptère chargé d’exfiltrer Rambo arrive, Murdock, le chef de la mission, donne subitement l'ordre par radio d'annuler la mission sans récupérer ni le prisonnier ni Rambo, malgré la tentative du colonel Trautman pour infléchir son ordre. Murdock espérait en effet que Rambo ne découvre aucune preuve de l'existence de prisonniers pour pouvoir classer l'affaire, car le Congrès américain n’a aucune envie de payer une rançon ou d’une nouvelle guerre du Viêt Nam.