La película comienza presentándonos a Mateo Blanco, un director de cine que, debido a motivos aún desconocidos, tuvo que convertirse en Harry Caine (Lluís Homar), un escritor y guionista ciego. En esta nueva vida, su único anclaje emocional son Judit (Blanca Portillo) y su hijo Diego (Tamar Novas), quien funciona como una especie de asistente e hijo adoptivo. A pesar de la oscuridad absoluta que se le presenta, no perdió sus luces a la hora de conquistar mujeres, igual que Almodóvar a la hora de hacer humor.
Esta apacible vida se ve afectada por la aparición de Ray X (Rubén Ochandiano), un director novato que golpea su puerta, explicándole que quiere realizar su ópera prima de ficción junto a Harry como guionista. Harry rechaza fervientemente la oferta que le realiza el joven director, algo que nos llamará la atención debido a su seguridad al hacerlo. Poco después, utilizando su memoria y gracias a unas fotos que le pide describir a Diego, Harry termina de afirmar que Ray X es en realidad el hijo de Ernesto Martel, algo que venía dudando al escucharlo, pero sin poder afirmar debido a la imposibilidad de verlo. Gracias a este encuentro y a esta revelación, comienzan las idas y vueltas en el tiempo, con el uso de flashbacks relatados por los propios personajes, completando, de a poco, piezas de un rompecabezas.
A lo largo de la obra, Almodóvar construye utilizando recursos clásicos del cine, como la femme fatale del film noir, la música jazz o el misterio y suspense constante de un thriller clásico; dándole su propio toque personal, metiendo una pizca de comedia y la presencia inherente del melodrama, algo que no se le escapa a Almodóvar en prácticamente ninguna película.
El conflicto principal en «Los abrazos rotos» nace a partir de la gestación y producción de Chicas y maletas, una película de comedia que sería la última de Mateo Blanco, en sus propias palabras, luego de haber realizado 5 dramáticas. Allí se conecta con Lena (Penélope Cruz), presentada anteriormente en paralelo dentro de la película, una mujer con un historial trágico familiar, y un matrimonio forzado por necesidad financiera, con el millonario Ernesto Martel. En pos de querer obtener su propia independencia laboral, se presenta en la oficina del director, en la búsqueda de su primer trabajo como actriz. Allí conoce a Mateo, donde la química entre ambos es evidente. Almodóvar moldea a Lena bajo el clásico arquetipo del género, repleta de tragedia y disputada entre su marido y su empleador, en un clásico triángulo almodovareño.
Caben las claras referencias al cine de De Palma, reconociéndolo como una influencia y un estandarte en el cine. La lectura de labios en la sala casera de cine, mientras proyectan el making of de la película que está filmando Mateo Blanco, resulta una utilización perfecta del voyeurismo como arma de control, sin dejar de guiñar al director estadounidense.
Para coronar el melodrama, y en virtud de que no es posible un amor entre Mateo y Lena, al menos no en las condiciones que presenta Almodóvar, ambos eligen escaparse de Madrid, alejándose de aquellos tormentos que no los dejan estar juntos, dejando la película que estaban filmando sin terminar. En un gesto de celos, y siendo el productor de Chicas y maletas, Ernesto Martel decide estrenar la película, participando activamente en su montaje, saboteándola de tal manera que el resultado final debe ser el peor posible. Mateo y Lena se enteran del estreno y de las críticas al leerlas en un diario, por lo cual deciden volver a Madrid para afrontar la situación. La tragedia es parte explícita de esta película y su regreso a la ciudad no es la excepción: allí sucede el accidente que terminaría con la vida de Lena y dejaría a Mateo Blanco sin su visión.
En este tramo, y ya tocando el final, el rompecabezas puede darse por terminado. A partir de confesiones de Judit, tanto hacia su hijo como a Mateo, logran desprenderse del pasado que los atormenta, en tanto que Mateo puede desprenderse de Harry Caine. Por otro lado, está presente una clara búsqueda del director español en retratar y revisitar en cierta medida su propio pasado, aceptando que ya no puede habitarlo y, casi por obligación temporal, debe reconstruirse. No literalmente pero sí poéticamente, esa reconstrucción nace de perder cierta chispa que da la propia juventud, algo que se puede ver en sus primeros trabajos, y fuertemente en «Mujeres al borde de un ataque de nervios», donde no casualmente selecciona como ejemplo a revisitar. Sin embargo, entiende que perder esa chispa no consiste en perderlo todo, sino en transformarse en algo más, en esa madurez que fue alcanzando a lo largo de los años.
Dentro de los logros que fueron apareciendo con su crecimiento, esconde una crítica a la producción cinematográfica, donde el trabajo autoral debería estar sobre el económico, y que en la obra aparece reflejado entre la lucha del capital (Ernesto Martel) y el autor (Mateo Blanco), en una disputa de poderes entre cuál es y quién decide el corte final de una película. Además, Almodóvar deja en claro que la preservación fílmica es un elemento clave y un acto de resistencia en el cine, reflejado en «Los abrazos rotos» como la única posibilidad ética de mostrar la película como fue pensada y concebida por su autor —en este caso, con ayuda de sus soportes emocionales—, y, como dice Mateo al final “las películas hay que terminarlas, aunque sea a ciegas”.
