A filmben három idősíkon zajlanak az események. 1933-ban kezdődik a történet. Három gengszter halálra keresi Noodlest, mert szerintük spicli. A menekülő Noodles előtt felrémlik, amint az utcán a zuhogó esőben letakarják három szeszcsempész barátjának holttestét. Végül sikerül meglépnie üldözői elől. 1968-ban tér újra vissza New Yorkba. Egy barátja éttermében visszaemlékszik rá, miként jött össze a banda kölyökkorukban, a zsidónegyedben és hogyan is vezettek el az események addig a film elején látott tragikus napig. És a nagy csavar még csak ez után jön!

Joel döbbenten fedezi fel, hogy barátnője, Clementine kitöröltette az emlékezetéből eseménydús kapcsolatuk minden emlékét. Kétségbeesésében ő is felveszi a kapcsolatot az eljárás feltalálójával, hogy kitöröltesse a lányt a saját emlékezetéből. De ahogy emlékei fokozatosan eltűnnek, úgy ébred rá újra a Clementine iránti szerelmére. Agya rejtett zugainak mélyén olyan erők működnek, amelyek megpróbálják megakadályozni az eljárás sikerét. Ahogy Dr. Mierzwiak és munkatársai szinte űzik-hajtják saját emlékeinek útvesztőjén át, világossá válik, hogy Joel egész egyszerűen nem tudja Clementine-t kiverni a fejéből.