Pada akhir acara, sang host, Prem Kumar (Anil Kapoor ) melaporkannya ke polisi atas dugaan kecurangan yang dilakukannya pada saat quiz. Bagaimana tidak curiga, Jamal hanyalah seorang chaiwalla (pengantar minuman) pada sebuah perusahaan penyedia jasa telekomunikasi, bagaimana mungkin dia bisa menjawab semua pertanyaan dengan benar?

Polisi kemudian menginterogasinya. Interogasi dilakukan untuk setiap pertanyaan yang dijawabnya pada quiz. Disinilah kemudian ditemukan bahwa Jamal mampu menjawab semua pertanyaan karena pengalaman hidupnya yang keras — selain karena faktor keberuntungan tentunya. Setiap pertanyaan membuka satu demi satu kenangan Jamal. Beberapa kenangan itu antara lain tentang masa kecilnya di Mumbai, dimana dia pernah berjuang mendapatkan tanda tangan dari Amitabh Bachan, kematian ibunya karena konflik Hindu-Muslim, hingga dimana Jamal dan Salim, kakaknya berteman dengan seorang gadis yatim piatu bernama Latika. Berdasarkan cerita favoritnya di masa kecil, The Three Musketeers, Jamal menyebut dirinya Porthos, menyebut Salim Athos, dan Latika sebagai musketeer ketiga yang dia tidak tahu namanya. Latika ini adalah cinta pertama Jamal.

Mereka bertiga hidup di pemukiman kumuh dan menjadi pemulung untuk bertahan hidup, hingga akhirnya mereka ditemukan oleh Maman dan diajak untuk tinggal di sebuah panti asuhan. Awalnya mereka mengira Maman adalah orang baik. Tak disangka, ternyata Maman adalah serigala berbulu domba. Dia memanfaatkan anak-anak terlantar untuk menjadi pengemis untuk kepentingan pribadinya. Bahkan untuk hal ini Maman tega membutakan mereka agar dapat memberikan penghasilan berlipat ganda untuknya. Salim yang mengetahui hal ini mengajak Jamal dan Latika untuk kabur. Tentu saja Maman dan orang-orangnya mengejar mereka. Mereka terus berlari hingga Jamal dan Salim berhasil naik sebuah kereta, sedangkan Latika yang tertinggal ditangkap kembali oleh Maman. Mereka pun terpisah.

Jamal dan Salim pun menjalani kehidupan yang baru jauh dari Mumbai. Berjualan di kereta, mencuri makanan, hingga menjadi pemandu wisata ilegal di Taj Mahal. Sampai pada suatu ketika, Jamal mengajak Salim kembali ke Mumbai untuk mencari Latika. Di Mumbai, mereka harus kembali berhadapan dengan Maman. Maman menjadikan Latika seorang penari untuk dijual di tempat pelacuran. Jamal dan Salim berusaha menyelamatkan Latika.

Salim membunuh Maman, kemudian mengajak Jamal dan Latika kabur. Setelah itu, Salim mendatangi Javed, seorang penjahat yang merupakan musuh dari Maman. Salim memanfaatkan fakta bahwa dia telah membunuh Maman untuk bisa bekerja dengan Javed. Salim kemudian kembali untuk mengajak Latika ikut bersamanya dan bekerja untuk Javed. Jamal yang dianggap menyusahkan saja pun diusir oleh Salim. Jamal bahkan diancam untuk dibunuh jika tidak mau pergi. Mereka pun berpisah hingga bertahun-tahun lamanya.

Hingga suatu saat, ketika bekerja sebagai chaiwalla, Jamal diminta menggantikan salah seorang temannya yang menjadi operator untuk beberapa menit. Dalam waktu yang singkat itu, tiba-tiba Jamal terbersit keinginan untuk mencari kembali Latika. Sayangnya, terlalu banyak nama di dalam database yang namanya like “%Latika%” Pencarian kemudian diganti dengan keyword Salim K. Malik sehingga menghasilkan 15 baris query. Jamal mencoba menghubungi beberapa dari nama itu hingga kemudian dia berhasil terhubung kembali dengan kakaknya.

Salim kini telah menjadi orang kepercayaan Javed. Darinya, Jamal mendapatkan informasi bahwa Latika kini tinggal bersama Javed. Jamal mendatangi rumah Javed untuk mencari Latika, namun Latika malah mengusirnya. Jamal pun berkata bahwa dia akan selalu menunggu Latika di stasiun untuk mengajaknya kabur. Pada suatu hari, Latika datang ke stasiun, namun Salim dan orang-orang Javed mengejarnya dan membawanya pergi. Tak berapa lama, Javed pindah rumah. Tentu saja Latika dibawa serta. Jamal pun kembali kehilangan kontak dengan Latika.

Jamal tak kehabisan akal. Dia pun mencoba untuk ikut quiz Who Wants to Be A Millionaire karena yakin bahwa Latika, dimana pun dia berada akan menontonnya. Jamal pun percaya bahwa Latika akan datang untuk menemuinya. Ternyata memang benar Latika menonton acara tersebut. Pada malam dimana Jamal akan ditanyai pertanyaan terakhir untuk 20 juta rupee, hati nurani Salim terketuk untuk menyadari kesalahan-kesalahan yang telah diperbuatnya kepada Jamal dan Latika. Ketika Javed sedang lengah, Salim memberikan kunci mobil dan ponselnya kepada Latika dan menyuruh Latika pergi untuk menemui Jamal. Salim kemudian mengurung diri di kamar mandi bersama dengan uang-uang Javed.

Jamal dibebaskan karena terbukti tidak bersalah. Quiz pun berlangsung. Tak disangka, pertanyaan terakhir adalah pertanyaan tentang The Three Musketeers. Lebih spesifiknya, siapa nama dari musketeer ketiga selain Athos dan Porthos. Jamal yang tidak mengetahui jawabannya menggunakan pilihan bantuan phone a friend. Dia mencoba menelpon Salim. Karena ponsel Salim dibawa oleh Latika, maka Latika yang menjawabnya. Di tempat lain, Javed terkejut dan menyadari bahwa Latika telah raib. Dia marah dan mencari Salim ke seluruh rumahnya. Javed dan anak buahnya pun mengetahui bahwa Salim bersembunyi di kamar mandi. Mereka mendobrak kamar mandi. Ketika kamar mandi telah terdobrak, Salim yang merendam dirinya dalam uang Javed di bathtub pun menembak Javed hingga mati. Namun setelahnya, Salim pun ditembak mati oleh anak buah Javed. Pada saat yang bersamaan, Jamal dinyatakan memenangkan 20 juta rupee setelah menjawab benar pertanyaan terakhir. Jamal pun menjadi jutawan, dan akhirnya dia juga bisa bersatu dengan Latika.