Cléo, chanteuse en vogue, attend les résultats d'une analyse médicale. Elle redoute d'être atteinte d'un cancer. Les visites de ses amis, peu compatissants, et de son amant, distraitement tendre, ne la consolent guère. Elle erre sans but à travers la ville et multiplie les rencontres de hasard...
Une chanteuse capricieuse déambule dans Paris, en attendant le résultat d'une biopsie. Une heure trente pendant laquelle Cléo (bouleversante Corinne Marchand) va apprendre la compassion. Jamais Varda n'a été aussi proche de l'univers doux-amer de Demy.
Agnès Varda filme en temps réel l'angoisse d'une femme attendant les résultats d'un examen médical. D'un sujet si difficile, elle tire une oeuvre magnifique sur la vie.