内向沉稳的约尔•巴瑞斯（金•凯瑞 饰）在一次聚会中认识了率真随性的克莱门汀•克罗斯基（凯特•温丝莱特 饰），二人成为情侣。和一般的情侣一样，他们的生活也在甜蜜和争吵中度过。 2004年情人节前夕，当约尔精心预备好礼物，为不久前一次争吵寻到克莱门汀道歉时，他惊奇地发觉，克莱门汀全然都不记得他了。原来冲动的克莱门汀受不了二人交往中争吵的痛苦，到“忘情诊所”，把关于约尔的经历删除得一干二净。 约尔无法原谅克莱门汀的任性，也无法忍受失去她的痛苦，因此他也到了“忘情诊所”，请求大夫霍华德博士（汤姆•维尔金森 饰）消除关于克莱门汀的经历。 经历清除程序开始启动，约尔在自己的经历中游走，他发觉和克莱斯汀一起度过的那些时刻，不管是痛苦依旧甜蜜，都弥足宝贵，他并不想不记得那个自己深爱的女的。然而，程序一旦启动就无法逆转，约尔只能想尽方法把克莱斯汀藏到经历最深的地点，那些现实中克莱斯汀本来没有出现过的时刻角落，以保存这份爱情…
