ג'ק (שון פן) הוא גבר בוגר המתמודד עם תחושת ייסורים פנימית, שמקורה בילדותו המורכבת במערב ארצות הברית. בגיל 11, כשהוא ילד צעיר, ג'ק חי עם שני אחיו הגדולים במשפחה שנראית בתחילה מושלמת ומלאת פלאים. העולם סביבו נראה קסום ומלא תקווה, אך עם הזמן מחלות ומוות פוגעים במשפחתו ומשנים את התמונה. האב (בראד פיט) הוא דמות מורכבת, קשוחה ולעיתים קרה, שמעמיד את ג'ק ואת אחיו בפני אתגרים רבים, והקשר ביניהם טעון ומלא קונפליקטים.
הסיפור מתאר את מסעו של ג'ק דרך זיכרונות הילדות, כשהוא מנסה להבין את הכאב ואת האובדן שחווה, לצד הרגעים הקסומים של גילוי העולם והטבע. הוא לומד להתמודד עם התחושות הקשות ולמצוא משמעות בתוך הכאוס, כשהוא מבין את הקסם שבבריאה ואת כוחו של הסליחה. ג'ק מצליח בסופו של דבר לסלוח לאביו ולהשלים עם העבר, מה שמאפשר לו להתקדם וליצור פרק חדש בחייו, גם אם העולם שבו הוא חי בוגר וקר לעיתים. הסרט מציג תמונה עמוקה ומורכבת של המשפחה, האובדן והחיפוש אחר משמעות, תוך התמודדות עם שאלות קיומיות על החיים, המוות והטבע האנושי. ג'ק, שנאבק בין זיכרונות הילדות לבין המציאות הקשה של הבגרות, מוצא את הדרך שלו אל פיוס פנימי ואל הבנה עמוקה יותר של העולם שסביבו. הסרט "עץ החיים" משתמש בצילומים מרהיבים ובמוזיקה שמלווה את העלילה כדי להעמיק את החוויה הרגשית של הצופה. באמצעות סצנות טבע ופלאי היקום, הסרט מדגיש את הקשר בין האדם לטבע ולבריאה, ומזמין לחשוב על מקומנו ביקום הרחב. דמות האם (ג'סיקה צ'סטיין) מייצגת חמלה, אהבה ותמיכה, ומקנה איזון לסיפור המשפחתי המורכב. הסרט אינו מציע פתרונות פשוטים, אלא מציג את החיים כהרפתקה מורכבת של כאב, אהבה, אובדן ותקווה. בסופו של דבר, "עץ החיים" הוא מסע רוחני ופילוסופי שמזמין כל צופה לחקור את משמעות החיים ואת הקשרים האנושיים העמוקים ביותר.
