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Ambientada en 2006, la película empieza in medias res en Bombay, mostrando a un policía torturando a Jamal Malik (Dev Patel), un niño de la calle de Juhu. En la primera escena, se presenta una pregunta con cuatro opciones en la pantalla, para que la resuelva el espectador:
Jamal es un participante de la versión india de Who Wants to Be a Millionaire?, conducido por Prem Kumar (Anil Kapoor). Yahabía ganado 10.000.000 de rupias y había llegado a la pregunta final, por veinte millones de rupias, la cual contestaría al día siguiente. Obedeciendo las órdenes de Prem Kumar, la policía sospecha que Jamal había hecho trampa, porque las otras posibilidades (que tuviese amplios conocimientos o mucha suerte) parecían muy poco probables.
Jamal explica que, mientras que al menos la pregunta sobrela estrella de Bollywood Amitabh Bachchan era muy fácil, conocía las respuestas de la mayor parte de las preguntas por casualidad, debido a lo que le había sucedido en su vida, transmitida en una serie deflashbacks en los que se documentan los detalles de su infancia. Los recuerdos incluyen escenas sobre cómo había obtenido el autógrafo de Bachchan, la muerte de su madre durante un acto deviolencia en contra de los musulmanes y la amistad de él y de su hermano Salim con una niña llamada Latika (Rubina Ali). Se refiere a Salim y a sí mismo como Athos y Porthos, y a Latika como la tercera de Los tres mosqueteros, pese a que no conoce el nombre de este último.
En el recuerdo de Jamal, los niños son finalmente descubiertos por Maman (Ankur Vikal) mientras vivían en un basurero. Maman esun gángster (aunque no lo saben cuando lo conocen) quien pretende tener un orfanato para "coleccionar" niños de la calle y entrenarlos para mendigar. Salim es preparado para ser parte de una operación de Maman, en la cual éste le pide que trajese a Jamal para poder cegarlo (lo cual incrementaría su potencial como cantante mendigo). Salim proteje a su hermano, y los tres niños tratan de escapar, pero sóloél y Jamal logran hacerlo, saltando sobre un tren. Latika corre junto al tren y toma la mano de Salim, pero éste la suelta adrede, por lo que la niña vuelve a ser capturada por los gángsters y el tren se aleja.
Los hermanos viven como pueden, viajando sobre el techo de los trenes, vendiendo mercancías, robando y estafando a los turistas ingenuos en el Taj Mahal haciéndose pasar por guías deturismo. Jamal finalmente insiste en regresar a Bombay para encontrar a Latika, lo cual hace enojar a Salim. Cuando la encuentran, descubren que Maman la había convertido en una prostituta cuya virginidad era muy valiosa y podía ser vendida a un precio muy alto. Los hermanos tratan de rescatarla, pero Maman se interpone, y finalmente Salim asesina a Maman. Salim utiliza el hecho de que había acabadocon el gángster para obtener un empleo con Javed (Mahesh Manjrekar), un poderoso mafioso de la ciudad. Salim regresa a la habitación en donde se estaban hospedando y le ordena a Jamal que se fuera. Jamal, sabiendo que su hermano quería estar solo con Latika, lo ataca violentamente hasta que Salim lo amenaza con un arma. Latika interviene y le dice a Jamal que se vaya, rompiendo su corazón ysacrificándose para mantenerlo a salvo. Cuando los hombres de Maman buscan a Salim, éste escapa con Latika a un lugar desconocido, dejando solo y abandonado a Jamal.
Unos años más tarde, Jamal tiene un empleo como mozo en un call center. Cuando un compañero de trabajo le pide que lo reemplace por unos minutos, busca a Salim y a Latika en la guía telefónica y logra encontrar a Salim, quien se habíaconvertido en un hombre de alto rango en la organización de Javed. Jamal decide reencontrarse con su hermano, y le pregunta por Latika. Salim, molesto y desconcertado al darse cuenta de que su hermano todavía la ama, le responde que "se ha ido". Salim invita a Jamal a vivir con él, y después de que Jamal lo sigue hasta la casa de Javed, ve a Latika (Freida Pinto) allí, y ella también lo reconoce....