De amerikanska väninnorna Vicky och Cristina är på semester i Barcelona. På ett galleri möter de den charmerande konstnärsbohemen José Antonio, som utan omsvep erbjuder både sightseeing och sex. Cristina låter sig snabbt övertalas och långsamt sveps även den försiktiga Vicky med i den varmblodade spanska passionen. Vicky och Cristinas semester förvandlas till en sensuell resa där attraktion och temprament kulminerar och kokar över av begär och kaos då ex-flickvännen Maria Elena gör sin dramatiska entré.