Nouvelle-Crobuzon: une métropole tentaculaire et exubérante, au cœur d'un monde insensé. Humains et hybrides mécaniques y côtoient les créatures les plus exotiques à l'ombre des cheminées d'usine et des fonderies. Depuis plus de mille ans, le Parlement et son impitoyable milice règnent sur une population de travailleurs et d'artistes, d'espions, de magiciens, de dealers et de prostituées. Mais soudain un étranger, un homme-oiseau, arrive en ville avec une bourse pleine d'or et un rêve inaccessible: retrouver ses ailes. Isaac Dan der Grimnebulin, savant fou et génial, accepte de l'aider. Mais ses recherches vont le conduire à libérer une abomination sur la ville tout entière.

La révolution gronde aux portes de Nouvelle-Crobuzon. Le gouvernement se fait de plus en plus répressif, l'économie est en plein chaos, et ses habitants luttent pour survivre. Bientôt, un complot est mené pour assassiner le maire, protégé par la Milice aux pouvoirs surnaturels. De son côté, un groupe de rebelles décide de trouver le maître des golems, Judas Bezalle, et le mystérieux Concile de Fer, un train mythique qui traverse les contrées désertiques loin de la ville. Seul le Concile de Fer pourra aider les révolutionnaires à prendre le contrôle de la cité. Mais la Milice veille. Judas et ses compagnons, humains et non humains, s'organisent autour du "train perpétuel" dont l'existence semble tant effrayer le maire et ses sbires...

Yagharek, l'homme oiseau mutilé, croit tenir en Isaac celui qui saura enfin lui rendre ses ailes. Isaac vient de révolutionner les lois de la physique. Mais les gorgones avaleuses d'esprits, échappées des mains de Madras, plongent Nouvelle-Crobuzon dans une marée de cauchemars et transforment ses habitants en zombis.