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. Howard Mierzwiakkal (Tom Wilkinson), hogy kitöröltesse a lányt a saját emlékezetéből. De ahogy Joel emlékei fokozatosan eltűnnek, úgy ébred rá újra a Clementine iránti szerelmére. Agya rejtett zugainak mélyéről olyan erők működnek, amelyek megpróbálják megakadályozni az eljárás sikerét. Ahogy Dr. Mierzwiak és munkatársai (Kirsten Dunst, Mark Ruffalo, Elijah Wood) szinte űzik-hajtják Joel-t saját emlékeinek útvesztőjén át, világossá válik, hogy Joel egész egyszerűen nem tudja Clementine-t kiverni a fejéből.