Nos anos 60, o cinema italiano está em alta no mundo, principalmente pelo trabalho do grande Guido Contini (Daniel Day-Lewis). Talentoso, o cineasta que é desejado pelas mulheres e tido como um grande gênio da sétima arte se prepara para seu nono filme, Itália. Apesar de tudo, no entanto, Guido está sofrendo de um grande bloqueio criativo. De uma hora para outra ele perde o controle sobre sua vida profissional e amorosa, e terá que retomar logo, antes do começo das filmagens.

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Para se recuperar, o diretor busca a ajuda de mulheres que fazem parte de sua vida. Entre sua dedicada esposa Luisa (Marion Cotillard), a sensual amante Carla (Penélope Cruz), sua musa Cláudia (Nicole Kidman), a amiga confidente e figurinista Lili (Judi Dench), uma prostituta (Fergie), uma sedutora jornalista (Kate Hudson) e a sua mãe (Sophia Loren), Guido percorre os estúdios da Cinecittà, em Roma, na esperança de que as coisas voltem ao normal e que tudo dê certo neste novo trabalho.

Homenagem ao diretor italiano Federico Fellini, Nine é um musical dirigido por Rob Marshall, de Chicago. O filme é uma adaptação do espetáculo da Broadway de mesmo nome, inspirado na vida de Fellini e em seu filme 8 e ½, de 1963. De acordo com relatos do cineasta italiano, quando estava prestes a filmar ele sofreu de bloqueio criativo. Como grande parte de seus personagens são auto-biográficos, o diretor decidiu também dar esta característica ao personagem Guido Anselmi, interpretado por Marcelo Mastroianni.