Билли Пилигрим родился в вымышленном городе Илиум, причем в тот же год, когда появился на свет и сам автор. Подобно последнему, Билли воевал в Европе, попал в плен к немцам и перенес бомбежку Дрездена, когда погибло более ста тридцати тысяч мирных жителей. Он вернулся в Америку и, в отличие от своего создателя, поступил на курсы оптометристов, а затем обручился с дочкой их владельца. Он заболевает нервным расстройством, но его быстро вылечивают. Дела его идут отлично. В 1968 году он летит на международный конгресс оптометристов, но самолет попадает в аварию, и все, кроме него, погибают.
Полежав в больнице, он возвращается в родной Илиум, и поначалу все идет как обычно. Но затем он выступает по телевидению и рассказывает о том, что в 1967 году побывал на планете Тральфамадор, куда его доставило летающее блюдце. Там его якобы показывали в голом виде местным жителям, поместив в зоопарк, а затем спарили с бывшей голливудской кинозвездой Монтаной Уайлдбек, тоже похищенной с Земли.
Тральфамадорцы убеждены, что все живые существа и растения во вселенной машины. Они не понимают, почему земляне так обижаются, когда их называют машинами. Тральфамадорцы, напротив, очень рады своему машинному статусу: ни волнений, ни страданий. Механизмы не мучаются вопросами насчет того, как устроен мир. Согласно научной точке зрения, принятой на этой планете, мир надлежит принимать как он есть. "Такова структура данного момента", — отвечают тральфамадорцы на все "почему" Билли.
Тральфамадор являет собой торжество научного знания. Его обитатели давно разгадали все загадки вселенной. Им известно, как и когда она погибнет. Тральфамадорцы сами взорвут ее, испытывая новое горючее для своих блюдец, "когда создастся подходящая структура момента". Но грядущие катаклизмы не портят настроения тральфамадорцам, руководствующимся принципом "не обращать внимания на плохое и сосредоточиваться на хороших моментах".
Билли, в общем-то, и сам всегда жил по тральфамадорским правилам. Ему не было дела до Вьетнама, где исправно функционирует его сын Роберт. В составе "зеленых беретов" эта "стреляющая машина" наводит порядок согласно приказу. Запамятовал Билли и про дрезденский апокалипсис. До тех пор, пока не слетал на Тральфамадор после той самой авиакатастрофы. Но теперь он постоянно курсирует между Землей и Тральфамадором. Из супружеской спальни он попадает в барак военнопленных, а из Германии 1944 года — в Америку 1967-го, в роскошный "кадиллак", который везет его через негритянское гетто, где совсем недавно танки национальной гвардии вразумляли местное население, попытавшееся "качать свои права". А торопится Билли на обед в Клуб Львов, где некий майор будет с пеной у рта требовать усиления бомбежек. Но не Дрездена, а Вьетнама. Билли как председатель с интересом слушает речь, и доводы майора не вызывают у него возражений.
В скитаниях Пилигрима хаотичность только кажущаяся. Его маршрут выверен точной логикой. Дрезден 1945 года, Тральфамадор и США конца 60-х — три планеты в одной галактике, и вращаются они по своим орбитам, подчиняясь закону "целесообразности", где цели всегда оправдывают средства, а чем больше человек напоминает машину, тем лучше для него и для машинно-человеческого социума.
В дрезденском фрагменте не случайно столкнутся две гибели — огромного немецкого города и одного военнопленного-американца. Дрезден погибнет в результате тщательно спланированной операции, где "техника решает все". Американец Эдгар Дарби, до войны читавший в университете курс по проблемам современной цивилизации, будет убит по инструкции. Раскапывая завалы после налета союзной авиации, он возьмет чайник. Это не останется незамеченным немецкими конвоирами, он будет обвинен в мародерстве и расстрелян. Дважды восторжествует буква инструкции, дважды совершится преступление. Эти события при всей их разнокалиберности взаимосвязаны, ибо порождены логикой машинного прагматизма, когда в расчет принимаются не люди, а безликие человеко-единицы.
Отключенный от времени Билли Пилигрим в то же время обретает дар памяти. Памяти исторической, удерживающей в сознании моменты пересечения частного существования с судьбой других людей и судьбой цивилизации.
Узнав о намерении автора-повествователя сочинить "антивоенную книгу", один из персонажей восклицает: "А почему бы вам не сочинить антиледниковую книгу". Тот не спорит, "остановить войны так же легко, как остановить ледники”, но каждый должен выполнять свой долг. Выполнять свой долг Воннегуту активно помогает рожденный его воображением писатель-фантаст Килгор Траут, дайджесты из книг которого постоянно встречаются на всем протяжении романа.