30年前，奥姆尼康电视制作公司收养六名孤儿的其中一位，并刻意培养他使其成为全球最受欢迎的实境肥皂剧“楚门的世界”中的主人公，公司为此取得巨大的成功。然而这一切却只有一人全然不知，他就是该剧的唯一主角——楚门（Truman，“true man”的谐音）。
楚门从小到大一直生活在一座叫海景镇的小城，他是这座小城里的一家保险公司的经纪人。表面上过着与常人无异的生活，却不知道小城实际上是一座设在好莱坞标志后面山顶上的巨大摄影棚，制作室就设在摄影棚天顶的月球上，生活中的每一秒钟都有上千部摄影机在对着他，每时每刻全世界都在关注着他，更不知道身边所有人，包括家人和朋友都是“楚门的世界”的演员。楚门虽然感觉到每个人似乎都很注意他，并且从小到大所做的每一件事都有着一些意想不到的戏剧性的效果，生活中的每个人物都有意无意地宣传海景镇的美好并劝阻他离开，而妻子和摰友更会不时对着空气推销产品，使他摸不着头脑，但这些都没有使这位天性淳朴的年轻人太过于在意。
节目的制作组特意安排楚门小时候与父亲出海时，父亲因为暴风雨在大海失踪，使他自此留下阴影并害怕出海，企图使他永远留在小城里。但此剧情让饰演楚门父亲的演员因未能继续从节目中获利，而感到非常失望，因此多年后设法以流浪汉面目出现，回到城里跟楚门会面。制作团队虽未能及时阻止“父亲”的出现，但“父亲”出现后就立即被工作人员带走，楚门想追上去却不断被路人和车子阻挡。虽然楚门母亲矢口否认那人是他父亲，但反而使他回想起大学时代的心仪对象，实际上是群众演员萝伦所说的话：她在临别前告诉他自己的真名是“席维亚”，并说所有人和东西都只是在演戏。不明所以的楚门目睹席维亚（萝伦）的“父亲”把她带走，并对楚门说他们将举家搬到“斐济”，使他把“到斐济见席维亚”这个念头藏在心底。
一天，楚门如常上班，但电台广播意外接收到录影厂频道，并正在直播他的行踪。心中存疑的楚门开始观察四周，发觉他家附近的路上每天都有相同的人和车在重复，并发现街上的人都似乎在他出现后才开始真正的工作。于是他突袭到附近一幢从未到过的大厦，发现电梯竟然是演员的茶水间。楚门回家后，表示希望查看相簿。让他不敢相信的是，妻子在与他的结婚照片中竟做着求神原谅说谎的交叉手指动作。于是他跟踪妻子到她工作的“医院”里，亦发现连她的护士工作和手术都是假的。楚门开始怀疑他所生活的社会都在骗他，决定不惜一切代价逃出这个虚假的小城。
然而楚门却低估克里斯托弗作为制作人、导演和监制的力量。结果楚门订购机票却被告知一个月后才有机位；在企图乘坐巴士离开时车子竟巧合地故障；就连与妻子驾车突击离开小城时也遇上“塞车”、“森林大火”和“核泄漏”等“事故”。楚门在逃走失败后与妻子吵架，发现妻子竟然还对着空气推销可可粉，终使楚门发觉妻子都不可信，激动之下持刀胁持妻子，终于使她失控脱稿说他“不专业”，并从此离开剧组。
妻子离去后，楚门只余下挚友可信赖。当楚门向摰友倾诉连日来所发生的怪事时，挚友却劝喻楚门不要想太多。随后楚门要求挚友承诺不要说谎，而克里斯托弗亦在此时发出指令要求挚友说出“不会对他说谎”，此时挚友迟疑不决。终使楚门对挚友的身份都产生怀疑。之后，为了弥补“父亲”以流浪汉身份出现的失误，剧组编织了一个完美的谎言让楚门“父子”即时相见，从而达到他们满意的效果。所有观众都为这一幕感动，只有真心喜欢楚门的席维亚大为不满，并致电克里斯托弗把他玩弄楚门的行为痛骂一顿。
制作团队人员打算再次安排另一名女性接替楚门妻子的位置，但他们不知道父子重逢的戏码反而使楚门克服了童年阴影，并对所生活的世界彻底绝望，于是他计划瞒着所有人暗中逃走。当天晚上楚门假装熟睡后逃离家中，并试图驾船从海上离开这座小城。克里斯托弗发现楚门失踪，马上下令中断直播，并发动所有演员找寻他，更在半夜升起“太阳”；在找到楚门后又下令制造人工暴风雨加以阻挠，但在楚门的坚持下，为了避免他在观众面前死去只好停止暴风雨。楚门驾驶的帆船圣玛利亚号最后撞到巨大摄影棚的墙，使他发现面前的“天空”竟然也是布景。在楚门打开出口大门将要离开摄影棚时，克里斯托弗用扩音器告诉楚门，他就是世界上最受欢迎的节目明星，外面的世界并不比这个人工世界真实多少，如果他愿留在小城就不用面对真实世界的恐惧。楚门不为所动，留下他招牌性的问候语之后，毅然跨过设于“天空”布景的出口，进入真实世界。
所有电视机前的观众都为楚门的决定欢呼，而一直支持他的席维亚也忍不住出门找他。最后，节目因为楚门的离开而停播；观众因为没戏可看，马上想转看其他频道。