Formé de deux narrations parallèles, Windows on the world relie les deux rives de l'Atlantique par un judicieux procédé de mise en abyme.

Ainsi, d'un côté nous avons le récit de Carthew Yorston, agent immobilier texan qui emmène ses deux fils David et Jerry prendre le petit déjeuner au Windows on the World (restaurant situé au 107e étage de la tour nord du World Trade Center) ce fatidique matin du 11 septembre 2001. Lorsqu'à 8h46, le premier Boeing percute la tour, les clients paniquent, se sentant pris au piège par le feu et la fumée qui bloquent toutes les issues. Le compte à rebours tragique débute alors jusqu'à la mort, inéluctable, de tous les protagonistes.

De l'autre côté de l'Atlantique, au restaurant le Ciel de Paris situé au 56e étage de la tour Montparnasse, un écrivain français, Frédéric Beigbeder, écrit ce livre sur les dernières heures des clients du Windows on the World, tout en racontant également sa vie, ses échecs, ses rencontres. Il se livre sans retenue à un véritable examen de conscience déroutant.

Oskar Schell, enfant précoce âgé de neuf ans, a caché le téléphone contenant les six messages que son père lui a laissé des tours jumelles où il se trouvait en rendez-vous avec un client au moment de l’attaque terroriste du 11 septembre. À la recherche d’informations relatives à la mort de son père, il découvre dans un vase bleu une enveloppe contenant une clé sur laquelle est inscrit le nom « Black ». Il se met à la recherche du propriétaire de cette clé et de la serrure correspondante en rendant visite chaque fin de semaine à une série d’individus se nommant Black. Il rencontre ainsi un certain Mr Black qui n’est pas sorti de chez lui depuis la mort de son épouse, 24 ans plus tôt. Le jeune Schell le convainc de l’accompagner dans sa recherche. Black l’aide à dépasser quelques-unes des phobies relatives à l’attaque terroriste des tours : fréquentation des métros, des ferrys, des terrasses panoramiques, etc. Le jeune Oskar, à l’imagination aussi prolixe qu’inquiète, est suivi par un psychiatre qui propose à sa mère de l’hospitaliser. Il communique à l’aide de talkies-walkies avec sa grand-mère qui habite dans l’immeuble d’en face.