Joel se surpreende ao saber que seu amor verdadeiro, Clementine, o apagou completamente de sua memória. Ele decide fazer o mesmo, mas muda de ideia. Preso dentro da própria mente enquanto os especialistas se mantêm ocupados em seu apartamento, Joel precisa avisá-los para parar.

O inusitado da trama é a possibilidade real de que pessoas possam simplesmente apagar da memória lembranças indesejáveis, sempre que quiserem.

O filme então se transforma numa grande jornada pelos momentos, felizes ou não, de Joel e Clementine. Gondry, diretor do filme, consegue fazer com que o espectador sinta a aflição passada por Joel e passe a torcer por ele. As lembranças dos bons momentos vividos por Joel e Clementine, realistas e etc.