Michel et Bruno sont demi-frères, mais vivent de manière diamétralement opposée. Biologiste moléculaire introverti, Michael ne vit que pour ses recherches en génétique. Bruno, au contraire, est l'esclave de ses désirs, et s'abime dans une quête désespérée du plaisir sexuel. Mais leur vie change quand ils rencontrent l'amour. Michael retrouve son amie d'enfance, Annabelle, et Bruno découvre en Christiane la partenaire idéale de ses fantasmes. Jusqu'à ce que le destin leur joue des tours...
Plus ou moins librement adapté du roman sulfureux et pervers de Michel Houellebeck, Les Particules élémentaires nous font suivre les mésaventures tragiques et parfois cocasses de deux demi-frères aux parcours radicalement différents. Ces mésaventures nous font passer du rire au malaise dans un film qui parvient à préserver la mélancolie et le cynisme de l'oeuvre originale. Intrigue resserrée, acteurs attachants et quelques scènes « hot » pour un film drôle, cynique et émouvant.