Joel rep un terrible cop quan descobreix que la seva xicota Clementine ha fet que esborrin de la seva memòria tots els records de la seva tempestuosa relació. Desesperat, es posa en contacte amb el creador del procés, el Dr. Howard Mierzwiak, perquè esborri Clementine de la seva memòria. Però quan els records de Joel comencen a desaparèixer de sobte redescobreix el seu amor per Clementine.