Em uma madrugada, o cineasta israelense Ari Folman é acordado por Boaz Rein, um amigo que quer entender um sonho recorrente. Ele diz que todo dia, há mais de dois anos, ele se vê perseguido por 26 cachorros furiosos que querem matá-lo. Apesar de não saber o que aquele sonho pode significar, Boaz sabe que tem alguma relação com a Guerra do Líbano, que os dois participaram 20 anos antes. Folman percebe, então, que não tem nenhuma lembrança daquela época e que nunca havia pensado nela.

Na mesma noite, o cineasta tem sua primeira lembrança, de quando despertou na praia após um terrível ataque em uma cidade destruída. Ele anda por ruas desertas e, de repente, vê uma multidão de mulheres correndo em desespero. Apesar de não lembrar mais, aquelas imagens chocam Ari, que decide investigar sobre seu passado. Consultando um amigo analista, ele descobre que aquelas imagens podem não corresponder totalmente à realidade, e que a memória pode apagar eventos muito chocantes.

Decidido a saber o que aconteceu, Folman viaja para a Holanda para questionar um homem que aparece em suas lembranças da guerra. Ele, porém, também não se lembra do episódio, mas suas lembranças ativam a memória de Ari, que vai aos poucos recordando da época. O cineasta continua sua busca, entrevistando a todos que consegue encontrar para descobrir o que de tão terrível pode ter acontecido. Dentre suas descobertas, ele relembra quando um soldado dançou uma bélica Valsa com Bashir, em Beirute, após a morte do presidente eleito libanês. Quanto mais Ari investiga, mais se lembra da guerra e das atrocidades que aconteceram nela.

Misto de animação e documentário, Valsa com Bashir é a versão contada pelo diretor Ari Folman da Guerra do Líbano, de 1982, que participou quando tinha apenas 19 anos. Na ocasião, Israel atacou o país vizinho em um confronto entre judeus e palestinos, e a situação piorou ainda mais quando Bashir Gemayel, líder das Falanges Libanesas, uma milícia cristã que apoiava Israel, foi assassinado logo após se eleger presidente do Líbano. O filme foi indicado à Palma de Ouro em Cannes e ao Oscar de melhor filme estrangeiro, e recebeu mais de 20 prêmios em festivais de todo o mundo.