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ある日、彼がいつものように新聞を買った後、雑踏の中で1人のホームレスの老人が現れる。それは海に沈み亡くなったはずの父親だった。しかしその直後、老人は瞬く間に何者かに連れ去られてしまう。トゥルーマンはそのことを母に伝えるが、見間違えだと言って取り合ってもらえない。これをきっかけにトゥルーマンは周囲の様子を不審に感じ始める。

実はトゥルーマンは生まれた時から人生の全てを24時間撮影されており、そのままリアリティ番組『トゥルーマン・ショー』として世界220ヶ国で放送され続けていた。彼の住む“世界”は巨大なドーム状のセットで、太陽や月、星々も機械仕掛けの照明装置に過ぎず、雨や雷鳴などの気象も人為的な演出である。そして何より、トゥルーマン以外の人物は全て俳優であった。加えて、この番組ではCMは入らず、番組中で商品の宣伝（プロダクトプレイスメント）が行われており、親友マーロン（ノア・エメリッヒ）や妻メリル（ローラ・リニー）も日常の中でさりげなく宣伝を行っていた。

妻との乾いた生活の一方で、トゥルーマンは学生時代に出会ったローレンという女性のことが忘れられないでいた。かつて、ローレンに惹かれたトゥルーマンが彼女をデートに誘うと、ローレンは虚構の世界に生きる彼を不憫に思って砂浜に連れ出し、ローレンとは役名で本名はシルヴィアであること、“世界”の全ては偽りであることを伝えようする。しかしそこにシルヴィアの父を名乗る男が現れ、彼女を連れていってしまう。以降、トゥルーマンは彼女と会うことはなく、「島を出るのよ！ 私を探して！」という言葉の通り、いつか島を出て彼女を探すことを夢見ていた。

そんな中で番組側のミスが重なり、周囲の異常さを確信したトゥルーマンは真実を知ろうと行動する。病院へ出勤した妻を追って手術の様子を覗き見ると、明らかに様子がおかしく素人にしか見えなった。すぐさま島から出ようとするが、不可解な理由やトラブルによりどうしても出発できない。自ら車を運転してなんとか町を出ても事故で通行止めになっていて先には進めない。一度は諦めようとするが、会ったこともない警官から「トゥルーマン」と呼ばれると、車から飛び出して通行止めを強行突破する。しかし、すぐに拘束されて家に連れ戻されてしまった。

落ち込むトゥルーマンをメリルは気遣うが、タイミング悪く不自然な宣伝をしたことでトゥルーマンに詰め寄られる。そこに訪ねてきたマーロンがトゥルーマンを連れ出し、指示された通りの台詞で彼を慰めると、実は生きていたという父と再会させる。感動の再会に世界中の視聴者は涙し、父と抱き合うトゥルーマンの姿に番組スタッフも安堵していた。

翌日、いつもと変わらぬ様子を見せるトゥルーマンだが、夜は地下室で寝るようになっていた。その違和感に気付いた番組プロデューサーのクリストフがマーロンを向かわせると地下室にトゥルーマンの姿はなく、番組の放送は一時中断される。やがて見つかったトゥルーマンはヨットに乗って島から出ていた。クリストフは嵐を発生させて引き返すように仕向けるが、トゥルーマンは諦めずヨットに体を縛り付けて抵抗する。彼の覚悟を知ったクリストフが嵐を止めさせると、やがてヨットは書割の空に激突した。

ついに“世界”の端へとたどり着き、出口の扉を開けたトゥルーマンに、放送室にいるクリストフはマイクを使って話しかける。トゥルーマンを我が子のように思っているクリストフは彼を説得するが、何も答えない彼に「何か言ってくれ！」と言う。するとトゥルーマンは突然カメラに向かって笑顔を見せ、いつもの調子で「会えない時のために、こんにちはとこんばんは！」と口癖を言い放つ。唖然とするクリストフを尻目に、トゥルーマンは扉を抜けてセットの外の世界へと踏み出し、画面から去っていく。視聴者は誰もがトゥルーマンの選択に沸き立つが、騒然とする番組スタッフは放送を中止する。

番組の終了を見届けた後、次に見る番組を探す視聴者がチャンネルを切り替えるシーンで物語は終わる。