Nos anos 1950, Carol (Cate Blanchett) é casada com Harge Aird (Kyle Chandler), mas o relacionamento é de aparências, pois ela não o ama, mas fica presa nesse casamento por causa da boa condição financeira do marido. Ela busca a felicidade nos braços de outras mulheres e quando Harge descobre, ameaça a se divorciar e tirar a guarda da filha do casal. Mas para Carol é inevitável censurar seu amor pelas mulheres, especialmente quando conhece a vendedora Therese Belivet (Rooney Mara), com quem vive um intenso romance.

Ele conta a história de Anna, uma designer de moda jovem, com foco em seu trabalho e cansado de ser pego em relações românticas. Anna acaba de encontrar um novo apartamento e um novo parceiro: a peculiar e divertido Camille, que compartilha a visão de Anna de amor e compromisso. Para eles não há nada mais importante que você procure divertidos estranhos untethered. Sem compromissos e nenhuma derrota. Mas a resolução de Anna será desafiado pelo surgimento do antigo mestre de sua vida, Johan, pronto para reconquistá-la.