Inside Llewyn Davis speelt zich af in de folkscene van de New Yorkse hippiewijk Greenwich Village in de jaren zestig. Llewyn Davis is een ongelukkige singer-songwriter. De film volgt een week in het leven van Llewyn, waarbij hij een kans krijgt om zowel zijn acteer- als zijn gitaartalent te laten zien, in de hoop het te maken in de muziekwereld.
Een gewiekste tiener ontvlucht haar gewelddadige moeder en zoekt haar toevlucht bij haar vader, maar deze stuurt haar weg als hij ontdekt dat ze zwanger is.
Undercoveragent Zilong Chen is hoog opgeklommen in de wereld van China's meest wrede maffiabende. De leider van de bende, Xiong, heeft als prioriteit gesteld om de indringers in zijn midden uit te roeien. Chen komt hiermee in tweestrijd om zowel zijn familie bijeen te houden als zijn valse identiteit te behouden.
Tijdens de oorlog in Abchazië, in 1990, zijn twee Estse mannen achtergebleven vanwege de oogst van hun mandarijnen. Vlak voor de deur van Ivo vindt er een bloedig conflict plaats.
T.S. Spivet woont op een ranch in Montana met zijn moeder die geobsedeerd is door de morfologie van kevers, zijn vader (een cowboy die honderd jaar te laat is geboren) en zijn 14-jarige zus die ervan droomt Miss America te worden. T.S. is een wonderkind met een passie voor cartografie en wetenschappelijke uitvindigen. Op een dag krijgt hij een onverwacht telefoontje van het Smithsonian Museum. Hij krijgt te horen dat hij de winnaar van een zeer prestigieuze prijs is voor zijn ontdekking van een machine die uit zichzelf blijft bewegen. Hij wordt uitgenodigd op een receptie waar hij een speech moet geven. Zonder iemand op de hoogte te brengen trekt hij met een goederentrein door de Verenigde Staten met als eindbestemming Washington DC.
John Washington is een rechercheur die de gave heeft om het geheugen van mensen binnen te dringen. Hij wordt op de zaak gezet van de briljante maar gestoorde en gevaarlijke zestienjarige Anna om uit te maken of zij een sociopate of het slachtoffer van een trauma is.
Oliver, Shane, Rita en Norman werken bij de post als zogenaamde postdetectives. Zij zorgen ervoor dat verloren of fout bezorgde brieven en pakketjes toch nog goed bezorgd worden op de momenten dat de ontvangers ze het hardst nodig hebben.
Carlos is een respectabel man, de meest prestigieuze kleermaker in Granada, Spanje. Zijn leven is beperkt tot werken en zijn belangrijkste hobby is eten; maar niet zomaar iets.
Wanneer een uitgever die met moeite het hoofd boven water kan houden, ontdekt dat zijn enige succesvolle auteur er niet meer in slaagt een boek te schrijven, moet hij actie ondernemen of het is met zijn bedrijf gedaan. De auteur is door haar succes te gelukkig geworden en zij kan dan niet meer schrijven. De uitgever moet dus proberen haar weer ongelukkig te maken, maar des te meer hij dat probeert, des te meer hij erachter komt dat hij verliefd op haar is.
De film volgt het verhaal van Hilly Kristal's club in New York dat begon als een locatie voor Country, Bluegrass en Blues (CBGB) en uiteindelijk uitgroeide tot de geboorteplaats van de underground rock 'n roll en punk. Wanneer Kristal moeite heeft om bands te boeken voor de club opent hij de deuren voor andere rockmuziek. De enige eis was dat het originele muziek moest zijn, geen top 40 of covers. Hilly Kristal groeit uiteindelijk uit tot de peetvader van de punk die bands als Blondie, Television, Ramones, Talking Heads, Dead Boys en The Police een kans heeft gegeven.