乔尔在情人节前夕发现女友克莱门汀借助一家名为 Lacuna 的公司消除了关于他的记忆。愤怒又痛苦的乔尔也决定前往该公司进行记忆消除。在消除记忆的过程中，乔尔躺在病床上，记忆如走马灯般在脑海中浮现。他回想起与克莱门汀相识、相知、相爱的点点滴滴，那些甜蜜瞬间让他开始后悔消除这段记忆。于是，他在意识中带着克莱门汀的记忆碎片不断躲避消除程序。然而，记忆还是一点点被抹去。但当记忆消除完成后，乔尔和克莱门汀在火车上再次相遇，两人又被彼此吸引，仿佛命运的轮回再次开启。