Au début du XXe siècle, à l'époque de la fièvre du caoutchouc, Brian Sweeney Fitzgerald, qui se fait appeler « Fitzcarraldo », arrive à Manaus en provenance d'Iquitos accompagné de son amie Molly, après quelque 2 000 km de navigation sur les rivières amazoniennes, afin d'assister à une représentation d'Ernani où son idole le ténorEnrico Caruso tient le rôle principal. Passionné d'art lyrique, il rêve de construire un opéra à Iquitos en plein milieu de la forêt péruvienne, où se produiront Caruso et Sarah Bernhardt, interprétant Verdi. Son activité de fabricant de pains de glace n'étant pas assez lucrative pour financer l'opération, il achète une concession sur le río Ucayali, afin d'exploiter l'hévéa, l'arbre à caoutchouc. Il se procure un bateau auprès d'un concurrent et recrute un équipage.
Le bateau, retapé et réarmé, commence un long voyage sur le fleuve Amazone avant de remonter le río Pachitea. L'équipage déserte bientôt, par crainte des coupeurs de tête. Le contact se fait bientôt entre les quatre hommes restés à bord et les Shuars (improprement appelés Jivaros), séduits par la voix du ténor diffusée par un phonographe. La concession se trouvant sur le cours supérieur de l'Ucayali et étant inaccessible par voie fluviale vu la présence de rapides infranchissables, sachant que les deux cours d'eau ne sont séparés que par une colline, l'idée folle de Fitzcarraldo est de déboiser un passage à travers la colline et d'y hisser le bateau pour rejoindre l'Ucayali par l'autre versant. Les Indiens acceptent de l'aider dans son projet. La nuit suivant l'accomplissement de cet exploit, le chef indien brise les amarres car, si les Indiens ne croient pas que Fitzcarraldo soit le « dieu blanc » de leur mythe, ils pensent que le « char blanc » offert à la rivière peut apaiser les démons des rapides. Après une descente périlleuse marquée par le passage des rapides Pongo, Fitzcarraldo, le conquistador de l'inutile, se retrouve à son point de départ. Il envoie son capitaine à Manaus avec comme mission d'amener à Iquitos les chanteurs d'opéra accompagnés d'un grand orchestre afin de donner une représentation d'un opéra à bord de son bateau qu'il revendra ensuite.
Jason Robards devait jouer le rôle principal mais il tomba malade et fut donc remplacé par Klaus Kinski.
Mick Jagger, le chanteur des Rolling Stones, avait été retenu pour interpréter le rôle de l'adjoint de Fitzcarraldo. Le tournage du film ayant été interrompu pendant six semaines du fait de la maladie de Jason Robards, Jagger ne put tenir son engagement pour cause de tournée mondiale. Herzog, ne pouvant se décider à le remplacer, supprima le personnage du scénario. Des scènes tournées par Jason Robards et Mick Jagger figurent en bonus de certaines éditions DVD ; on peut également en voir de brefs extraits dans le documentaire Ennemis intimes. Mario Adorf devait lui aussi faire partie du film.
Le tournage fut d'autant plus difficile que le réalisateur exigea qu'un bateau soit réellement hissé sur une colline. La seule concession aux effets spéciaux concerne la scène des rapides.
Dans son film autobiographique Werner Herzog: Filmemacher, Herzog déclare que pour le film il s'est concentré sur l'effort physique du transport du navire, en partie inspiré par les prouesses techniques des anciennes pierres levées. Le bateau à vapeur de 300 tonnes[3] a été hissé au faîte d'une colline sans utiliser d'effets spéciaux[4]. Herzog croyait que personne n'avait jamais réalisé un exploit similaire dans l'Histoire et ne le fera probablement plus jamais, se qualifiant de « Conquistador de l'inutile »[5]. Trois navires d'aspect similaire ont été achetés pour la production et utilisés dans différentes scènes et lieux, y compris les scènes tournées à bord du navire alors qu'il se fracassait dans les rapides. Les scènes les plus violentes des rapides ont cependant été tournées avec une maquette du navire[6]. Trois des six personnes impliquées dans le tournage ont été blessées lors de ce passage.
Le tournage fut émaillé de plusieurs accidents (dont deux crashs aériens et une morsure de serpent venimeux à la cuisse d'un technicien qui choisira de s'amputer à l'aide d'une tronçonneuse pour survivre) et surtout des colères et exigences de Klaus Kinski, rendant l'entreprise encore plus éprouvante[4], au point que deux Indiens proposeront à Werner Herzog de liquider l'acteur gratuitement[7],[8].
Le film est vanté pour son gigantisme ainsi que pour sa mise en abyme du tournage difficile[9],[10]. Ce qui n'a pas plu au critique Serge Daney qui eut l'impression, en 1983 dans Libération, de voir « la bande-annonce de l'aventure du tournage »[11]. Il approfondit son propre avis en 1991 : « Un "grand" film aujourd'hui n'exhibe souvent que les restes vitrifiés ou mous d'un projet fou ou d'un tournage héroïque. Il en va ainsi de films aussi différents que Fitzcarraldo (Herzog) ou L'Ours (Annaud). Le spectateur se dit que le tournage de ces films a dû être l'aventure véritable qu'ils ne sont pas en tant que films finis. La preuve en est que le film de Les Blank sur le tournage de Fitzcarraldo est plus intéressant que celui-ci. Nous arrivons ici aux frontières entre l'art et le tourisme[12]. »
Lorsqu'il remonte le fleuve Pachitea, l'équipage entend le son de tambours et se prépare à devoir affronter le peuple Shuars dont il traverse le territoire. Ce son qui contribue à la tension dramatique du film est issu en réalité d'un album[13] de musique traditionnelle du Burundi avec des tambours ingoma. Il a également été samplé par Manu Chao dans le titre Merry Blues[réf. nécessaire].
L'année indiquée est celle de la cérémonie. Les films sont ceux qui sont proposés à la nomination par l'Allemagne ; tous ne figurent pas dans la liste finale des films nommés.