内向冷静的乔尔·巴里斯（金·凯瑞饰）在一次聚会上邂逅了直言不讳、随性的克莱门汀·克罗斯基（凯特·温丝莱特饰），两人成为恋人。 和普通情侣一样，他们的日子都是在甜蜜和争吵中度过的。 2004年情人节前夕，当乔尔不小心准备了礼物，并为不久前的争吵向克莱门汀道歉时，他惊讶地发现克莱门汀几乎不记得他了。 原来，冲动的克莱门汀无法忍受两人争吵的痛苦，于是前往“遗忘诊所”删除了关于乔尔的所有记忆。 乔尔无法原谅克莱门汀的任性，也无法承受失去她的痛苦，于是他也前往“遗忘诊所”，请求医生霍华德博士（汤姆·威尔金森饰）抹去克莱门汀的记忆。 记忆消除程序开始，乔尔在记忆中徘徊。 他发现和克莉丝汀一起度过的时光，无论痛苦还是甜蜜，都是弥足珍贵的。 他不想忘记这个他深爱的人。 女士。 然而，程序一旦启动，就无法逆转。 乔尔只能尽力将克莉丝汀藏在记忆最深的地方，那些现实中克莉丝汀从未出现过的时间角落，才能留住这份爱……
