Los hermanos Maclean, Norman y Paul, crecen en Missoula, Montana, con su madre, Clara, y su padre, el reverendo John Maclean, ministro presbiteriano, de quien aprenden el amor por la pesca de truchas con mosca en el río Blackfoot. Norman y Paul son educados en casa bajo el estricto código moral y académico de su padre. De jóvenes, los hermanos roban un bote de remos y navegan por una peligrosa cascada. Norman se marcha a la universidad en Dartmouth. Cuando regresa seis años más tarde, durante la época de la Prohibición y la Era del Jazz, descubre que Paul se ha convertido en un pescador muy hábil y en un periodista de investigación, bebedor e intrépido, que trabaja para un periódico de Helena.

Norman asiste a un baile del 4 de julio y conoce a Jessie Burns, una flapper cuyo padre regenta el almacén general de Wolf Creek. Inmediatamente enamorado, Norman llama a Jessie a la mañana siguiente y concierta una cita doble. Norman y Jessie tienen su primera cita en el bar clandestino de Hot Springs. Paul llega con su cita, una mujer cheyenne igualmente bebedora llamada Mabel, que es considerada inferior por la multitud blanca local.

Poco después, Norman es llamado para que acuda a pagar la fianza de Paul después de que éste sea arrestado por golpear a un hombre que insultó a Mabel. El sargento de guardia le dice a Norman que Paul ha enfadado a los delincuentes locales al retrasarse en sus deudas de una gran partida de póquer en el bar clandestino Lolo. Un aterrorizado Norman se ofrece a darle dinero a Paul si lo necesita, pero éste lo rechaza.

Después de que Norman y Jessie tengan varias citas, ella le pide que intente ayudar a su hermano alcohólico Neal, que está de visita desde el sur de California. A Norman y Paul no les gusta Neal, pero ante la insistencia de Jessie le invitan a ir a pescar con mosca. Neal se presenta borracho con Rawhide, una prostituta que conoció en el único bar clandestino de Wolf Creek la noche anterior. Norman y Paul se separan de Neal pero pescan con mosca de todos modos y vuelven a su coche horas después para descubrir que Neal y Rawhide han robado y bebido toda la cerveza, han tenido sexo y se han desmayado desnudos al sol.

Un humillado Norman lleva a casa a un Neal intoxicado y dolorosamente quemado por el sol, donde Jessie se enfurece porque los hermanos dejaron a Neal solo con la cerveza en lugar de pescar con él. Norman le pide a Jessie que le lleve a casa, ya que había traído a Neal en el coche de éste, y le dice que se está enamorando de ella. Jessie se marcha enfadada, pero una semana después le pide a Norman que vaya a la estación de tren para despedir a Neal. Tras la salida del tren, Jessie se lamenta de su fracaso a la hora de salvar a Neal de su alcoholismo y le pregunta entre lágrimas por qué la gente que más necesita ayuda no la acepta. Después de decir que no sabe por qué, Norman le muestra a Jessie una carta de la Universidad de Chicago en la que le ofrecen un puesto de profesor en el Departamento de Literatura Inglesa. Norman le dice a Jessie que no quiere dejar Montana y cuando queda claro que es por ella, su cara se ilumina y lo abraza.

Esa noche, un Norman borracho se encuentra con Paul y le anuncia su amor por Jessie. Paul dice que deberían ir a celebrarlo, pero en su lugar lleva a Norman al bar clandestino Lolo y le dice que le vendría bien un poco de suerte. Paul intenta entrar en la partida de póquer de la trastienda, pero el crupier no le deja jugar porque ya debe mucho. Cuando Paul insiste, se produce una pelea. Paul y Norman vuelven a su coche, pero Paul le dice a Norman que no se va porque se siente afortunado y que convencerá a los demás para que le dejen jugar. Norman se marcha a regañadientes después de que Paul le pida ir a pescar al día siguiente.

Norman se siente aliviado cuando Paul llega a la mañana siguiente, ya que temía por la vida de su hermano. Norman le dice a su familia que va a aceptar el trabajo en Chicago. Norman, Paul y su padre van a pescar con mosca por última vez. Norman insta a su hermano a venir con él y Jessie a Chicago. Paul sonríe y dice que nunca dejará Montana. Paul pesca una enorme trucha arco iris que le arrastra por los rápidos del río antes de conseguirla. Su padre le dice a Paul con orgullo que se ha convertido en un magnífico pescador y en un artista del oficio, para alegría de Paul. Posan para las fotos con el pez.

Justo antes de que Norman se marche a Chicago, la policía le informa de que Paul ha sido asesinado a golpes y arrojado a un callejón. Norman vuelve a casa y da la noticia a sus padres. Años después, la señora Maclean, Norman, Jessie y sus dos hijos escuchan un sermón del reverendo Maclean, poco antes de su propia muerte. Visiblemente desconsolado, el reverendo Maclean predica sobre la imposibilidad de ayudar a los seres queridos que se destruyen a sí mismos y que no aceptan ayuda. Todo lo que pueden hacer los que se preocupan de verdad por esa persona autodestructiva, concluye el reverendo Maclean, es dar amor incondicional, incluso sin entender las razones.

La escena final muestra a un anciano Norman Maclean pescando en el mismo río, mientras el director Robert Redford narra las últimas líneas de su novela original.