En un Berlín dividido por el Muro de Berlín, dos ángeles, Damiel y Cassiel, vigilan la ciudad, sin ser vistos ni escuchados por sus habitantes humanos. Observan y escuchan los pensamientos de los berlineses, entre ellos una mujer embarazada en una ambulancia de camino al hospital, una joven prostituta junto a una carretera muy transitada y un hombre roto que se siente traicionado por su mujer. Su razón de ser es, como dice Cassiel, "reunir, testimoniar, preservar" la realidad. Damiel y Cassiel siempre han existido como ángeles; estaban en Berlín antes de que fuera una ciudad, y antes de que hubiera humanos.

Entre los berlineses que encuentran en su deambular hay un anciano llamado Homero, que sueña con una "epopeya de la paz". Cassiel sigue al anciano en su búsqueda de la entonces demolida Potsdamer Platz en un campo abierto, y sólo encuentra el Muro cubierto de grafitis. Aunque Damiel y Cassiel son puros observadores, visibles sólo para los niños, e incapaces de cualquier interacción con el mundo físico, Damiel comienza a enamorarse de una trapecista de circo profundamente solitaria llamada Marion. Ella vive sola en una caravana en Berlín Occidental, hasta que recibe la noticia de que su grupo, el Circo Alekan, va a cerrar. Deprimida, baila sola al ritmo de la música de Crime & the City Solution, y va a la deriva por la ciudad.

Mientras tanto, el actor Peter Falk llega a Berlín Occidental para rodar una película sobre el pasado nazi de la ciudad. Falk fue una vez un ángel, pero, cansado de observar siempre y no experimentar nunca, renunció a su inmortalidad para convertirse en un participante del mundo. Damiel, también cansado de la infinidad, anhela la autenticidad y los límites de la existencia humana. Conoce a Marion en un sueño, y se sorprende cuando Falk percibe su presencia y le habla de los placeres de la vida humana.

Damiel se convence finalmente de que debe desprenderse de su inmortalidad. Experimenta la vida por primera vez: sangra, ve colores, prueba la comida y bebe café. Mientras tanto, Cassiel entra en la mente de un joven que está a punto de suicidarse saltando de un edificio. Cassiel intenta salvar al joven, pero no lo consigue y queda atormentado por la experiencia. Al sentir la presencia de Cassiel, Falk se acerca a él como lo había hecho con Damiel, pero Cassiel no está dispuesto a seguir su ejemplo. Finalmente, Damiel se encuentra con la trapecista Marion en un bar durante un concierto de Nick Cave, y ella le saluda y le habla de que por fin ha encontrado un amor que va en serio y que puede hacerle sentir completo. Al día siguiente, Damiel considera que el tiempo que pasó con Marion le enseñó a sentirse asombrado, y que ha adquirido un conocimiento que ningún ángel es capaz de alcanzar.