Joel Barish (Jim Carrey), eski kız arkadaşı Clementine'in (Kate Winslet) ilişkilerine dair tüm anılarını sildirmek için gizem dolu tıbbi bir müdahaleye başvurduğunu öğrenir. Bu durum karşısında hayal kırıklığına uğrayan ve Clementine'i unutmak için aynı prosedürü kendi üstünde uygulatmaya karar veren Joel, sıkı kurallar ve tam gizlilik ilkesiyle çalışan deneysel tıp merkezi Lacuna Laboratuarı'nın yolunu tutar. Dr Mierzwiak'ın (Tom Wilkinson) gözetiminde hatıralarını sildirmek için derin bir uykuya yatan Joel gözyaşı ve kızgınlık dolu anılarının altında sevgilisine karşı duyduğu büyük bir aşk olduğunu ve onu kaybetmek istemediğini fark eder. Joel, Clementine'i tamamen unutmadan önce anılarını silme işlemini durdurmanın bir yolunu bulmalıdır.

When Joel discovers that his girlfriend, Clementine, has had their tumultuous relationship erased from her mind through an experimental scientific procedure, he decides to ease his own pain by getting the same treatment. But, as each memory of Clementine is systematically eliminated, Joel suddenly realizes how much he still loves her and desperately attempts to reverse the process.