Joel (Jim Carrey) uzun zamandır kız arkadaşı olan Clementine (Kate Winslet) ile ilişkilerindeki sorunlu anıları silmeye çalışmaktadır. Yeni bir yöntem keşfeden doktor Howard Mierzwaik (Tom Wilkinson) ile anlaşarak Clementine'i hafızasından çıkarmaya çalışır. Ancak bu çalışmalar sırasında Joel'in hafızası tamamen kaybolur ve tutkularını yeniden keşfetmeye başlar. Bunun üzerine doktor ve ekibi Joel'in beynindeki labirentlerde onun kaybolan anılarını bulmaya çalışırlar. Açıkça görülür ki Joel henüz Clementine'i hafızasından atamamıştır.