В основу фільму ліг однойменний фантастичний роман, автором якого є англійський письменник Девід Мітчелл, який навіть претендував на Букерівську премію з цією книгою. За сюжетом шість абсолютно самостійних історій трапляються в різний час, в різних країнах і з різними людьми. Персонажів між собою зв'язує тільки родимка у вигляді комети та дивні почуття, які вони відчувають, побачивши один одного.

Фільм був створений відразу трьома іменитими режисерами: легендарними творцями «Матриці» Енді і Ланою Вачовскі, а також автором «Парфумера» Томом Тиквером, який став ще й композитором картини. Режисери відзначили, що їм було легко працювати один з одним, тому що ще до зйомок вони дозволили всі можливі суперечності. І коли зйомки «хмарного атласу» почалися, вони просто веселилися, не вирішуючи ніяких труднощів.

У картині бере участь 12 головних героїв, які з'являються в кожній з новел. Вони швидко змінюють обличчя і одяг, через що навіть Лана Вачовскі під час зйомок не вітається з Хьюго Вівінг, Холлі Беррі і Па Дуной, тому що не впізнавала їх через складний гриму.