En Salvatore, un reconegut realitzador de cinema, quan s'assabenta de la mort de l'Alfredo, evoca els temps en què era un nen a qui anomenaven Totò i que acabava de perdre el pare a la guerra. Totò anava regularment a la cabina del cinema del poble a veure l'Alfredo, el projeccionista, i va aprendre a fer funcionar les màquines. Un dia, la pel·lícula s'inflama i Totò salva l'Alfredo de l'incendi que destrueix el cinema. L'Alfredo, però, perd la vista. Es construeix el Nou Cinema Paradiso i Totò substitueix l'Alfredo, que li aconsella que se'n vagi del poble.

Tres èpoques (1966, 1911, 2005) i tres històries d’amor interpretades per la mateixa parella d’intèrprets per tal d’evocar la reencarnació d’un sentiment infinit.