3 Idiots, seperti judulnya film ini tentang 3 orang mahasiswa jurusan teknik mesin di Imperial College of Engineering (ICE). Ketiganya bernama Farhan Qureshi (Madhavan), Raju Rastogi (Sharman Joshi) dan 'Rancho' Shamaldas Chanchad (Aamir Khan). Mereka menjalani suka duka dunia perkuliahan yang keras di ICE, sambil bertahan dari penindasan dan tekanan Direktur ICE, Dr. Viru Sahastrabuddhe atau yang biasa dipanggil Virus/Virus Komputer oleh para mahasiswa.
Dua sahabat, Farhan dan Raju, memulai pencarian sahabat mereka, Rancho yang telah lama pergi tanpa memberi kabar. Suatu hari, beberapa tahun setelah kepergian Rancho, atas telepon dari Chatur Ramalingam,rival ranchoRancho, (Omi Vaidya) mereka dipertemukan kembali kepada taruhan antara Rancho dan Chatur yang telah terlupakan. Isi taruhan itu adalah 10 tahun setelah taruhan itu dibuat, pada tanggal 5 September, mereka berdua akan bertemu di tempat yang sama dan melihat siapa yang paling sukses dengan metode masing-masing. Namun pada hari itu, Rancho tidak datang memenuhi taruhan itu. Tapi mereka bertiga tidak tinggal diam. Berdasarkan informasi yang didapat Chatur mengenai alamat Rancho, mereka bertiga bertekad bertemu kembali dengan Rancho dengan tujuan yang berbeda. Farhan dan Raju yang ingin mengetahui kabar Rancho dan berkumpul lagi seperti dulu, sedangkan Chatur ingin mengetahui siapakah pemenang dari taruhan itu. Selama perjalanan pencarian Rancho, perjalanan lain dimulai, yaitu perjalanan batin mereka yang mengenang memori tentang kehidupan mereka selama di ICE dan cerita tentang sahabat mereka, si pemikir bebas, Rancho yang dengan cara unik menyentuh dan mengubah hidup mereka. Seorang sahabat yang memengaruhi dan menginspirasi mereka untuk berpikir kreatif dan mandiri, meskipun dunia memanggil mereka idiot. Ini adalah cerita tentang kehidupan asrama mereka, kisah asmara Rancho dan Pia (Kareena Kapoor), perselisihannya dengan mentor penindas sekaligus Direktur ICE, Dr. Viru Sahastrabuddhe (Boman Irani). Hingga suatu ketika Rancho menghilang. Siapakah Rancho sebenarnya? Dari mana asalnya? Ke mana dia pergi? Dan mengapa dia menghilang? Akhirnya, di gunung berkabut yang tak tertandingi keindahannya, mereka menemukan kunci dari seluruh rahasia.<ref>{{Cite web |url=http://film-terbaik.id/3-idiots |title=Sinopsis Film 3 Idiots ~ Cerita dan Plot, 12 Mei 2015 |access-date=2017-11-26 |archive-date=2017-12-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171201032402/http://film-terbaik.id/3-idiots |dead-url=yes }}</ref>
