Joel (Jim Carrey) döbbenten fedezi fel, hogy barátnője, Clementine (Kate Winslet) kitöröltette az emlékezetéből eseménydús kapcsolatuk minden emlékét. Kétségbeesésében ő is felveszi a kapcsolatot az eljárás feltalálójával, Dr. Howarddal (Tom Wilkinson), hogy kitöröltesse a lányt a saját emlékezetéből. De ahogy Joel emlékei fokozatosan eltűnnek, úgy újra ráébred a Clementine iránti szerelmére. Agya rejtett zugainak mélyéről olyan erők működnek, amelyek megpróbálják megakadályozni az eljárás sikerét. Ahogy a doktor és munkatársai, Mary (Kirsten Dunst), Patrick (Elijah Wood) és Stan (Mark Ruffalo) szinte űzik-hajtják Joelt saját emlékeinek útvesztőjén át, világossá válik, hogy Joel egész egyszerűen nem tudja Clementine-t kiverni a fejéből.