De film begint in Bombay (nu Mumbai), waar een politieagent de voormalige straatjongen Jamal Malik martelt. Jamal is een deelnemer aan de Indiase versie van Lotto Weekend Miljonairs, gepresenteerd door Prem Kumar. Hij staat op 10.000.000 Indiase roepie. De volgende dag zal de uitzending plaatsvinden, waarin hij de laatste vraag voor 20.000.000 krijgt. De politie verdenkt hem echter van vals spel, omdat het gezien zijn afkomst onwaarschijnlijk is dat hij alle antwoorden weet. Jamal houdt echter vol dat hij de antwoorden wist. Voor iedere vraag vertelt hij wat hij heeft meegemaakt, waardoor hij het antwoord wist, en zodoende vertelt hij zijn levensverhaal. Via meerdere flashbacks wordt de jeugd van Jamal getoond. Zo is te zien hoe zijn moeder omkwam bij anti-moslimacties, waarna hij en zijn broer Salim op straat moesten gaan leven. Ze ontmoeten Latika, een meisje van hun leeftijd dat ook haar ouders heeft verloren. De drie worden benaderd door een man genaamd Maman, die straatkinderen rekruteert om voor hem te bedelen op straat. Wanneer ze ontdekken dat de kinderen blindgemaakt worden zodat ze als blinde bedelaars meer geld weten te krijgen vluchten de drie kinderen. Jamal en Salim weten te ontkomen, maar Latika blijft achter (door toedoen van Salim). De broers leven daarna van de verkoop van spullen en kleine misdaden, als zakkenrollen en het misleiden van naïeve toeristen bij de Taj Mahal. Jamal kan Latika echter niet vergeten, en op een zeker moment gaan ze terug om haar te zoeken. Ze vinden haar, maar komen ook weer Maman tegen die Latika heeft opgevoed tot een prostituee. Voor haar maagdelijkheid wordt veel geld verwacht. Hierop haalt Salim een revolver tevoorschijn en vermoordt Maman. Salim sluit zich hierna aan bij de rivaliserende gangster Javed, en scheidt wegen met Jamal. Salim neemt hierbij Latika met hem mee. Jaren later heeft Jamal een baantje gekregen bij een callcenter, waar hij zijn broer in het bestand vindt en belt. Jamal vindt Latika opnieuw, via Salim bij Javed, maar zij dringt erop aan dat hij haar vergeet. In een laatste poging haar voor zich te winnen, besluit hij uiteindelijk deel te nemen aan de show, daar het prijzengeld een "uitweg" is uit hun bestaan.

Daarmee eindigt de flashback. De politiecommissaris gelooft Jamal nu, en laat hem gaan. De volgende dag is de uitzending. Wanneer Jamal de vraag krijgt, gebruikt hij zijn laatste hulplijn, het bellen van een vriend, en hij kiest Salim. Salim heeft ondertussen Latika, die zijn succes in de show gevolgd heeft, helpen te ontsnappen van Javed. Latika heeft de telefoon van Salim, en neemt op. Ze weet het antwoord op de vraag niet, maar laat Jamal wel weten dat zij veilig is. Jamal is opgelucht. Hij beantwoordt de vraag goed en wint de hoofdprijs. Ondertussen schiet Salim, wetende dat omdat hij Latika heeft laten ontsnappen het einde voor hem nabij is, Javed dood waarna hij kort later zelf ook wordt doodgeschoten door Javeds handlangers. Aan het eind van de film worden Jamal en Latika eindelijk herenigd. Ze kunnen eindelijk de liefde, die ze al heel lang voelden, tot uiting brengen.