喬爾（金·凱瑞飾）的性格沒有問題，但他的生活卻出了大問題——相戀多年的女友克萊門蒂娜（凱特·溫斯萊特飾）忽然變成了一個對自己沒有絲毫感覺的生疏人。沒有第三者的介入，只因為克萊門蒂娜在一次接受精神病專家霍華德博士（湯姆·維爾金森飾）的實驗中失憶了，而所失去的又偏偏是對兩人來說分外珍貴的感情經歷。這一切對喬爾來說無異于晴天霹靂。飽受情感折磨的喬爾想盡種種辦法試圖喚醒克萊門蒂娜那沉睡的記憶，可惜歷經周折也沒有任何結果，兩人的距離在不斷拉大。心灰意懶的喬爾最終拜訪了霍華德博士，請求他也清除自己大腦中有關克萊門蒂娜的記憶，以消除那無法抑制的痛楚。喬爾的愛情記憶逐步消逝的同時，那早已沉沒在平凡生活中的初戀激情卻暗自勃發，重新煥發了光彩。而霍華德博士以及他那三個荒誕搞笑的助手（分別由克爾斯騰·鄧斯特、伊利亞·伍德與馬克·魯法羅飾演）雖費盡心機，但依舊沒能成功熄滅喬爾心靈深處對克萊門蒂娜那份熾熱的愛情之火。漂亮心靈中那最后一抹陽光被永恒地保存了下來。