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。和普通的情侣相同，他们的日子也在甜美和争持中度过。
　　2004年情人节前夕，当约尔精心准备好礼物，为不久前一次争持找到克莱门汀抱歉时，他惊奇地发现，克莱门汀底子都不记得他了。本来激动的克莱门汀受不了二人往来中争持的苦楚，到“忘情诊所”，把关于约尔的回忆删除得一干二净。
　　约尔无法宽恕克莱门汀的任性，也无法忍受失去她的苦楚，所以他也到了“忘情诊所”，恳求医师霍华德博士（汤姆•维尔金森 饰）消除关于克莱门汀的回忆。
　　回忆清除程序开端发动，约尔在自己的回忆中游走，他发现和克莱斯汀一同度过的那些韶光，无论是苦楚仍是甜美，都弥足珍贵，他并不想忘记这个自己深爱的女性。可是，程序一旦发动就无法逆转，约尔只能想尽办法把克莱斯汀藏到回忆最深的地方，那些实际中克莱斯汀本来没有出现过的时间角落，以保存这份爱情…