乔尔在情人节前夕发现女友克莱门汀接受了一家名为“忘情诊所”的服务，将关于他的记忆全部抹除。愤怒又痛苦的乔尔决定也去“忘情诊所”消除这段感情记忆。在记忆消除的过程中，乔尔躺在病床上，意识随着记忆回溯，他重新经历了与克莱门汀相识、相知、相爱的点点滴滴。那些美好的瞬间让他开始后悔，试图在意识中保护这些记忆不被消除。他带着克莱门汀的记忆在意识里东躲西藏，可记忆还是一点点被抹去。然而，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。