La película se desarrolla en la ciudad estadounidense de Detroit, en la calle de 8 Mile. donde vive Jimmy "B-Rabbit (Conejo)" Smith, Jr. (Eminem), un joven deprimido que trabaja en una fábrica de metal pero que está luchando por enderezar los diferentes aspectos de su vida y cuyo motor es su pasión por la música rap. Una noche acude a un famoso lugar donde se desarrollan batallas para escoger a aquél que invente las mejores rimas. Jimmy tiene una batalla de rap con MCd, en la cual lo domina el pánico escénico y no canta, por lo que queda marcado entre sus amigos y conocidos.
Después de la escena inicial en el evento musical, comienza a profundizarse en la vida de Jimmy: él se ha mudado a una casa rodante con su alcohólica madre Stephanie (Kim Basinger), su hermana Lily (Chloe Greenfield), y el novio abusivo de aquella, Greg (Michael Shannon) (un joven de edad similar a la de Jimmy). "B-Rabbit" se ha centrado en tener una carrera musical, pero es incapaz de tomar un descanso. Justo antes de los acontecimientos de la película, termina una relación con su novia Janeane (Taryn Manning), y durante la trama, comienza una nueva relación con Alex (Brittany Murphy), una chica que forma parte de otro grupo de raperos, uno de los cuales le ofrece apoyo para poder crear un "demo" con el cual despegue su carrera musical.
Conforme la historia avanza, Jimmy se da cuenta que su vida ha permanecido en gran medida igual desde la escuela secundaria. En primer lugar, que se considera a sí mismo una víctima de sus circunstancias y culpa a otros por sus problemas. Con el tiempo, sin embargo, empieza a asumir la responsabilidad de la dirección de su vida y se da cuenta de que tiene un gran grado de control sobre su presente y su futuro. Comienza a preguntarse si su grupo de amigos, entre ellos Future (un conocido y respetado anfitrión en las batallas de "líricas"), son los mismos, sin luchar por realizar cosas más grandes. "Todo lo que siempre hacemos es hablar mierda", les dice cuando hablan sobre la mejor manera de tener éxito en el negocio de la música. Con su escenario estrangulador todavía fresco en su mente, parece que va a decidir renunciar o postergar su sueño de una carrera musical en favor de dedicar más tiempo a su trabajo diario y la construcción de una vida en el hogar. Alex comienza a ser un interés romántico para Jimmy, pero una traición de su parte hace que pierda interés en ella y se refugie en su trabajo y en su música. Luego de frecuentes peleas con su madre finalmente comienzan a componer su relación, ella le aconseja ahorrar y conseguir por sí mismo su demo, sin depender de nadie.
Al principio de la película Jimmy solicita horas extras en la fábrica, a lo que su supervisor se ríe (Jimmy llegaba siempre tarde al trabajo), pero al avanzar la trama él muestra una actitud más responsable así que obtiene sus horas extras pero un evento de última hora lo pondrá en una encrucijada: su amigo Future lo inscribió nuevamente en una batalla de rap, que se desarrollará la misma noche en que por fin le otorgaron trabajo éxtra. Él no quiere fallarle al supervisor, pero tampoco quiere confirmar la reputación de cobarde que dejó la última vez. Por fin, encuentra una salida: Paul, un compañero de la planta, le cubre unas par de horas para que él pudiera ir al club.
El punto culminante de la película tiene lugar en la batalla. El torneo consta de tres rondas, y en cada una de ellas se enfrenta a un miembro de los "Líderes del Free World", un grupo que tiene enemistad con el 313, el de Rabbit y sus amigos, en toda la película. Rabbit gana las dos primeras rondas con una improvisacion cada vez mejor. En la última ronda, que está emparejado contra Papa Doc, el más temido Freestyler y Jimmy el principal antagonista de toda la historia. Jimmy es consciente de que conoce todos sus puntos débiles, por lo que decide preventivamente para hacer frente a ellos con su freestyle y dejarlos sin armas. Rabbit, al rapear, reconoce sin vergüenza sus raíces blancas de basura y de las diversas humillaciones que la gente de Free World ha infligido sobre él, afirmando que a pesar de todo, él está todavía en pie en esta batalla - un paso esencialmente valiente frent a cualquier oponente. A continuación, utiliza la difícil vida que ha tenido como un trampolín para revelar la verdad acerca de Papa Doc: a pesar de que pasar ante los demás como un matón, tiene una privilegiada vida. Papa Doc, cuyo nombre real es Clarence, quien asistió a Cranbrook, una escuela privada de clase alta ubicado en Bloomfield Hills, y vivió toda su vida en un establo de hogares biparentales. Rabbit hace una referencia a "unos Shook Pt. II", el ritmo que el DJ está girando, llamando a un Papa Doc "a medio camino ladrón", que envía la multitud en un frenesí. Cuando llega el turno de Doc, lo deja sin nada qué decir en la refutación, por lo que deja caer el micrófono y pierde su título, el cual toma Rabbit: "313 fuck Free World". Jimmy ahora será respetado y admirado por todos.
Como último signo de su creciente madurez en toda la película, Jimmy se resiste a los ruegos de sus amigos para salir y celebrar su victoria, y en lugar de eso, camina tranquilamente hacia la noche para regresar a su turno en la fábrica de chapas. A medida que camina hacia la planta se escucha Lose yourself, mientras en la transición aparecen los créditos finales
