身为学生的马歇尔，为自己的未来设定了一个目标——成为美国职业棒球大联盟的主力队员，可是他的棒球技术实在太差劲，这个目标对于他来说简直是不可能实现的任务。在经历过一系列挫折后，马歇尔终于认识到自己的缺点，并开始认真考虑到底什么职业才是对自己最适合的。

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。和普通的情侣一样，他们的日子也在甜蜜和争吵中度过。 　　2004年情人节前夕，当约尔精心准备好礼物，为不久前一次争吵找到克莱门汀道歉时，他惊讶地发现，克莱门汀根本都不记得他了。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”，把关于约尔的记忆删除得一干二净。 　　约尔无法原谅克莱门汀的任性，也无法忍受失去她的痛苦，所以他也到了“忘情诊所”，请求医生霍华德博士（汤姆维尔金森 饰）消除关于克莱门汀的记忆。 　　记忆清除程序开始启动，约尔在自己的记忆中游走，他发现和克莱斯汀一起度过的那些时光，无论是痛苦还是甜蜜，都弥足珍贵，他并不想忘记这个自己深爱的女人。但是，程序一旦启动就无法逆转，约尔只能想尽办法把克莱斯汀藏到记忆最深的地方，那些现实中克莱斯汀本来没有出现过的时间角落，以保存这份爱情……