Le film brosse l'histoire d'habitants d'un quartier malfamé de Monterey, en Californie lors de la Seconde Guerre mondiale. Le déclin de la pêche y provoque peu à peu la fermeture de conserveries naguère prospères. Doc, un biologiste marin indépendant, vit dans un entrepôt sur les quais où il effectue des recherches sur les pieuvres. Suzy DeSoto travaille par nécessité dans une maison close locale et a de la difficulté à exprimer ses sentiments. Le film se présente comme une collection de petites vignettes décrivant la vie des habitants de la rue de la sardine (Cannery Row). Elle y est décrite comme une région pauvre habitée par une bande hétéroclite de gens ayant connu leurs lots d'échecs, mais qui ont trouvé leur petit coin peuplés d'âmes étrangement proches. Doc et Suzy ne cadrent pas du tout dans ce décor, mais y sont quand même acceptés. Même lorsque les bonnes intentions tournent mal - par exemple, Mac et les garçons recueillent des grenouilles et les vendent pour financer une fête surprise pour Doc, qui se transforme en bagarre, détruisant le microscope de Doc - ils le remplacent par un télescope. Le plus grand mystère et le message tourne autour du pourquoi Doc habite sur la rue de la sardine. Suzy découvre que Doc était autrefois un lanceur professionnel de baseball, mais qui a abandonné. Un autre personnage, le prophète, passe ses journées à jouer de la corne et dépend des dons qui semblent surgir mystérieusement de nulle part pour lui (comme des vivres). Suzy finit par dissiper le mystère et comprend que le prophète est un autre ancien joueur de baseball que Doc avait blessé à la tête d'un lancer et qu'il doit entretenir, ce dernier se sentant responsable et accablé d'une dette qu'il ne pourra jamais rembourser. Lui et Suzy trouveront finalement l'amour.