Carlos Acosta, de parents espagnols et africains, est le cadet d’une famille pauvre de onze enfants, et a grandi dans l’un des quartiers les plus défavorisés de la Havane. À travers la danse, que son père l'a obligé à pratiquer, il s'est forgé un destin hors du commun qui l'a mené au Royal Ballet de Londres.
Cuba, 1948. Chico, jeune pianiste talentueux, écoute les derniers airs de jazz venus des USA et rêve de s’y faire un nom. De son côté, la belle et sauvage Rita gagne sa vie en chantant dans les clubs et les bals populaires, où sa voix hypnotise le public. Des bordels de la Havane à New York, en passant par Hollywood et Paris, la musique va les entraîner dans une histoire d’amour passionnée.
Gallo, chanteur des rues, fait le tour de Cuba. Le voila à la source des légendes musicales : stars de la salsa, rappeurs des bas quartiers, orchestres de vieux endiables, chanteuses de boléro, jazzmen improvisateurs... Mais, à la fin du rêve, il se retrouve au point de départ, sa vieille clope au bec.
En 1991, l’URSS est en train d'imploser et abandonne Cuba à son sort. Dans ce contexte économique difficile, Sergio, radioamateur et professeur de marxisme, cherche à redonner un sens à sa vie. Il entre par hasard en communication avec un cosmonaute russe livré à lui-même dans l'espace...
Sous le parrainage de Wim Wenders, le réalisateur est parti à la rencontre des jeunes musiciens de Cuba, guidé par Pio Leva, 87 ans, chanteur du Buena Vista Social Club. De répétitions en enregistrements, ils rencontrent Mayito Rivera, le "Mick Jagger cubain", El Nene, la rapeuse Telmary et autres déesses de la latino-pop. La relève est assurée !