Brad Braden est le directeur général sans état d’âme du plus grand cirque ferroviaire du monde. Le conseil d’administration du spectacle prévoit d’organiser une courte saison de 10 semaines plutôt que de risquer de perdre 25 000 dollars par jour dans une économie d’après-guerre chancelante. Brad négocie pour que le cirque reste sur les routes tant qu’il fait des bénéfices, ce qui permet de garder les 1 400 artistes et roustabouts employés. En plus de maintenir le spectacle dans les chiffres noirs, il doit faire face à d’autres problèmes sérieux.
Le premier problème de Brad : sa petite amie, Holly, une voltigeuse qui s’attend à être la vedette du spectacle. Il doit lui annoncer qu’elle est exclue du ring central. La direction a insisté pour engager le Grand Sebastian, un trapéziste de classe mondiale. Holly est furieuse. Elle a aussi le cœur brisé, car Brad refuse de reconnaître l’amour qu’il lui porte.
Deuxième problème de Brad : Sebastian, un homme à femmes dont les liaisons causent toujours des ennuis aux directeurs des spectacles, au point qu’un membre du conseil d’administration déclare : « Il a démoli tous les spectacles où il est passé ! »
Son troisième problème : Harry, un concessionnaire de milieu de piste véreux qui travaille pour un gangster nommé Mr Henderson. Ringling Bros. dirige un spectacle propre, et Henderson sait que Brad ne supportera pas grand-chose.
Des ennuis se préparent également pour le bien-aimé Buttons le clown, qui n’apparaît jamais sans son maquillage. Lors d’une représentation, Buttons est prévenu par sa mère qu' »ils » posent des questions. Les compétences de Buttons en matière de premiers secours suggèrent une formation médicale. Holly trouve un article de journal sur un tueur par pitié, mais ne fait pas le lien entre le médecin qui a tué sa femme et Buttons.
Sébastien arrive et est accueilli par deux anciens amants : Angel, qui se produit dans le numéro des éléphants avec le jaloux pathologique Klaus (Lyle Bettger) ; et Phyllis (Dorothy Lamour), qui fait un double tour en tant qu’artiste de la mâchoire de fer et chanteuse dans une extravagance des mers du Sud. Sebastian est attiré par Holly et lui offre l’anneau central. Lorsque Brad refuse, Holly jure de faire de son anneau le centre de l’attention. La compétition entre les voltigeurs devient de plus en plus audacieuse et dangereuse. Le duel prend fin lorsque Sebastian enlève son filet de sécurité et se blesse gravement en tombant lors d’une cascade qui tourne mal. Buttons s’occupe de lui, et le médecin de l’émission lui exprime son admiration. Holly a enfin l’anneau central et la vedette, mais pas comme elle le voulait. Brad ne peut pas la réconforter, car elle est maintenant amoureuse de Sebastian.
Lorsqu’Harry est surpris à tromper les clients sur la fête foraine, Brad le licencie. Harry jure de se venger. On le voit de temps en temps à la périphérie du spectacle, tirant au craps et semant la désaffection, notamment auprès de Klaus.
Quelques mois plus tard, Sebastian réintègre le spectacle. Son bras droit est paralysé. Holly, rongée par la culpabilité, professe son amour pour son ancien rival sur l’insensible Brad. Angel traite Holly d’idiote « pour avoir démoli le plus beau gars du cirque » et fait des avances à Brad. Ils deviennent ensemble. Klaus ne peut accepter qu’Angel ne veuille pas de lui.
À un stand, l’agent spécial Gregory du FBI apparaît sur le terrain pendant le démontage et demande à Brad si le docteur du cirque ressemble à un homme qu’il traque. Brad n’a jamais vu Buttons sans maquillage et ne reconnaît pas l’homme sur la photo. Le détective monte dans le train pour poursuivre son enquête. Lorsque Buttons dit à Brad que Sebastian ressent sa main blessée – un signe que son handicap n’est pas permanent – Brad fait le lien et observe avec désinvolture que la police prendra des empreintes digitales au prochain stand. Il laisse entendre à Buttons qu’il devrait se faire discret jusqu’à ce que Gregory quitte le spectacle pour chercher ailleurs.
Harry et Klaus arrêtent le premier des deux trains du cirque pour voler les recettes de la journée. Klaus voit arriver le deuxième tronçon et réalise qu’Angel est à bord. Il conduit l’automobile de front vers le train pour tenter de faire signe au mécanicien d’arrêter le train. Le deuxième tronçon fait sortir la voiture des rails et s’écrase sur le premier tronçon dans une collision spectaculaire qui fait dérailler des wagons, ouvre des cages d’animaux, déchire des équipements et blesse des dizaines de personnes. Brad est coincé dans l’épave, saignant d’une artère coupée.
Buttons tente de s’éclipser du site de l’épave, mais Holly le supplie de sauver l’homme qu’elle aime. Buttons fait à Brad une transfusion directe de Sebastian, qui a le même groupe sanguin rare. Gregory l’assiste. Plus tard, l’agent spécial Gregory arrête Buttons à contrecœur, lui serre la main avant de lui passer les menottes et de lui dire : « Tu n’as rien à craindre. » Buttons dit à Brad de dire à Holly qu’il gardera un rendez-vous avec sa copine, suggérant qu’il risque la peine de mort.
Holly prend les commandes du spectacle, montant une parade qui entraîne toute la ville voisine vers un spectacle en plein air. Brad réalise maintenant à quel point il aime Holly, mais ironiquement, elle n’a plus de temps pour lui car le spectacle doit continuer. Sebastian demande Angel en mariage, et elle accepte. Le film se termine avec le « spec » ouvrant le programme, le cirque se remettant magnifiquement du désastre pour continuer sa tournée.