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……
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