敗戦から十数年。占領軍統治下の混迷を抜け、国際社会への復帰をめざし高度経済成長を続けるもう一つの日本。しかしスラム化した首都での凶悪犯罪が激増。武装する反政府勢力により首都圏治安警察機構との武力衝突が相次いだ。治安の番人として強化服と重火器で完全武装する、“ケルベロス”というその精鋭集団は、ゲリラを徹底的に排除してゆくのだった。

心の底から愛した女性と結ばれなかったチャン（トニー・レオン）は、「2046」というタイトルの小説を書き始める。それは“失われた愛”を取り戻そうと“2046”という場所を目指してミステリートレインに乗り込んだ男女を描いた小説だった。

アメリカ大統領の暗殺未遂事件が、いくつかの異なる視点から語られ、また語られる。