内向沉稳的约尔•巴瑞斯（金•凯瑞 饰）和克莱门汀•克罗斯基（凯特•温丝莱特 饰）和普通的情侣一样，日子也在甜蜜和争吵中度过。一次情人节前夕，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发现，克莱门汀根本都不记得他了。原来冲动的克莱门汀到“忘情诊所”，把关于约尔的记忆删除得一干二净。于是约尔也到了“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，约尔才发现和克莱斯汀一起度过的那些时光弥足珍贵，他并不想忘记这个自己深爱的女人。但程序一旦启动就无法逆转，约尔只能想尽办法保存这份爱情……