La nazione di Panem, successore di un'America post-apocalittica, consiste della ricca città di Capitol, circondata da tredici distretti più poveri; dodici ancora funzionanti e abitati, il 13esimo distrutto. Ogni anno, come punizione per essersi ribellati nel passato, ogni distretto deve scegliere con una lotteria e inviare un ragazzo e una ragazza di età compresa tra i dodici e i diciotto anni per partecipare agli Hunger Games, un evento nel quale i partecipanti (o "tributi") devono combattere tra di loro in un'arena controllata da Strateghi fino a che uno solo dei partecipanti rimane vivo. Katniss Everdeen, una sedicenne dalla regione carbonifera del Distretto 12, si offre volontaria per la 74ª edizione prendendo il posto di Prim, la sorella dodicenne. Viene scelto anche il figlio del fornaio, Peeta Mellark, che una volta mentre la famiglia di Katniss era senza cibo le aveva dato del pane.

Katniss e Peeta sono portati a Capitol dove il loro mentore ubriaco e precendente vincitore dei giochi Haymitch Abernathy, insegna loro ad osservare e imparare i talenti degli altri tributi. Durante un'intervista prima dei giochi con la personalità televisiva Caesar Flickerman, Peeta rivela inaspettatamente i suoi sentimenti romantici per Katniss. Katniss è oltraggiata, convinta che questo sia un complotto per ottenere il supporto cruciale del pubblico, poiché questa può "sponsorizzare" i tributi con doni di cibo, medicine e armi. I giochi iniziano con metà dei tributi uccisi nelle prime otto ore, mentre Katniss si affida alle sue ben affinate abilità di caccia e vita all'aperto per sopravvivere. Peeta forma un'alleanza con i "Careers", tra cui Cato e Glimmer, per tracciare Katniss, che inseguono nei boschi. Katniss stringe un'alleanza con Rue, del Distretto 11 che le indica un nido di tracker jacker (vespe mutanti) che Katniss sfrutta per uccidere Glimmer. L'alleanza ha vita breve, Rue viene uccisa da Marvel, tributo del Distretto 1, ucciso a sua volta da Katniss. Su richiesta di Rue, Katniss le canta una canzone mentre questa muore e sparge fiori sul suo corpo. Le riprese dell'atto di Katniss scatenano una rivolta nel Distretto 11.

Mentre Katniss e Peeta sono percepiti come "amanti contrastati", i controllori del gioco nel tentativo di evitare che scoppino ulteriori rivolte annunciano un cambiamento nelle regole del gioco, stabilendo che due tributi dello stesso distretto possono vincere i giochi come coppia. Sentendo questo Katniss si mette alla ricerca di Peeta e lo trova ferito da un colpo di spada. Mentre lo cura, si presenta come profondamente innamorata di Peeta per guadagnare il favore e la sponsorizzazione del pubblico. Quando Katniss tenta di recuperare delle medicine per Peeta, Clove la attacca, ma Tresh uccide Clove per Katniss in memoria di Rue. "Foxface" si uccide consumando delle bacche velenose prese da Peeta. Una coppia di animali mutanti rilasciata uccide Tresh e forza Katniss e Peeta nelle mani di Cato. Dopo un inteso combattimento, Katniss colpisce Cato con una freccia per salvare la vita di Peeta. Cato viene ferito dai mutanti e Katniss lo grazia uccidendolo con un altra freccia per terminarne le sofferenze. Gli strateghi invertono nuovamente la regola, in un tentativo di forzare Katniss e Peeta in un drammatico duello in cui uno deve uccidere l'altro. Katniss scommettendo che i controllori preferirebbero avere due vincitori che non averne nessuno, prende le bacche velenose e ne da una porzione a Peeta, tenendone una per se. Realizzando che Katniss e Peeta intendono suicidarsi gli Strateghi annunciano che entrambi sono vincitori della 74ª edizione degli Hunger Games. Il capo Seneca Crane viene successivamente chiuso in una stanza con delle bacche velenose per forzarlo a suicidarsi per il suo fallimento nel produrre un solo vincitore.

Sebbene riceva un trattamento da eroe al ritorno in Capitol City, Katniss viene avvisata da Haymitch che è adesso un bersaglio politico per aver sfidato pubblicamente i leader autoritari della società. Mentre Katniss e Peeta ritornano alla loro casa nel villaggio dei vincitori del Distretto 12, il presidente Snow pondera su cosa fare riguardo ai due vincitori e alla rivolta che hanno inconsciamente iniziato.