公元前48年法薩盧斯戰役之後，尤利烏斯·凱撒以被任命為年幼法老托勒密十三世及其姊姊兼共治者克婁巴特拉之父的遺囑執行人為藉口，前往埃及。當時托勒密與克婁巴特拉正處於一場內戰中，克婁巴特拉已被逐出亞歷山大城。托勒密在三位「監護人」的輔佐下單獨執政：宦官首領波提紐斯、導師狄奧多圖斯以及將軍阿基拉斯。
克婁巴特拉說服凱撒幫助她從托勒密手中奪回王位。凱撒掌控了王國實權，下令處死波提紐斯，因其曾策劃暗殺克婁巴特拉；還將托勒密放逐至東部沙漠，使他與寡不敵眾的軍隊面對米特里達梯（英語：Mithridates I of the Bosporus）的大軍。克婁巴特拉被加冕為埃及女王，並開始夢想與凱撒一同統治世界；而凱撒也渴望成為羅馬之王。他們結婚，克婁巴特拉生下凱撒里昂，凱撒公開承認其為己子，此事迅速傳遍羅馬與元老院。
在被授予「終身獨裁官」頭銜後，凱撒召喚克婁巴特拉來到羅馬。她乘着華麗的儀仗隊伍抵達，贏得了羅馬民眾的喝彩。然而元老院的不滿情緒日益高漲，並傳出凱撒希望被立為王的流言。公元前44年3月15日，一群密謀者刺殺了凱撒並逃離羅馬，引發了一場叛亂。屋大維（凱撒的養子）、馬克·安東尼（凱撒的親信將軍）和馬爾庫斯·雷必達三人結成同盟，鎮壓了叛亂，並瓜分了共和國。凱撒的遺囑中承認屋大維而非凱撒里昂為其正式繼承人，克婁巴特拉憤怒之下返回埃及。
在策劃對東方安息帝國的軍事行動時，安東尼意識到他需要大量資金與物資，而只有埃及能提供所需。克婁巴特拉多次拒絕離開埃及後，最終在塔爾蘇斯的王室船隻上與他會面，兩人陷入熱戀。屋大維罷免了雷必達後，迫使安東尼返回羅馬，他為了避免政治衝突而迎娶了屋大維的姊姊屋大薇，此舉激怒了克婁巴特拉。安東尼與克婁巴特拉和解並成婚，同時與屋大薇離婚。屋大維勃然大怒，在羅馬元老院公開朗讀安東尼的遺囑，揭露他希望被葬於埃及。羅馬由此轉向反對安東尼，屋大維號召對埃及宣戰，獲得熱烈響應。戰爭最終於公元前31年9月2日的亞克興海戰中落幕，屋大維的艦隊由阿格里帕指揮，擊敗了安東尼與埃及聯軍的主力。克婁巴特拉誤以為安東尼已死，命令埃及艦隊撤退。安東尼跟隨她離去，留下艦隊無人指揮，迅速潰敗。
數月後，克婁巴特拉將凱撒里昂偽裝送出亞歷山大。她說服安東尼重新統帥軍隊抵抗屋大維的推進，但安東尼的士兵在夜間背叛他。安東尼最後的忠臣魯菲奧（英語：Rufio (officer of Caesar)）自盡。安東尼試圖激屋大維與他進行單挑，卻最終被迫逃入城中。當他返回皇宮時，同樣愛上了克婁巴特拉的阿波羅多洛斯（英語：Apollodorus the Sicilian）告訴他，她已按指示進入陵墓，安東尼誤以為她已經死去，隨即自刎。之後阿波羅多洛斯承認他撒了謊，並將奄奄一息的安東尼帶到克婁巴特拉和兩名侍女避難的陵墓中。安東尼在克婁巴特拉懷中死去。
屋大維率軍進入亞歷山大，並帶着凱撒里昂的屍體。阿波羅多洛斯已服毒身亡。屋大維隨後得知安東尼已死，而克婁巴特拉被困在陵墓中。他提出，只要克婁巴特拉隨他返回羅馬，就允許她作為羅馬行省的女王繼續統治埃及。克婁巴特拉得知兒子已死，便同意了屋大維的條件，並以其兒子的性命起誓不會自盡。然而在屋大維離開後，她命侍女協助自己自殺。屋大維和士兵趕到她的房間時，發現她穿着金衣，身邊是兩名侍女以及咬死她的那條蝮蛇。