Joel (Jim Carrey) se queda aturdido cuando se entera de que su novia Clementine (Kate Winslet) ha olvidado por completo su tumultuosarelación. Se pone entonces en contacto con el responsable del experimento, el doctor Howard Mierzwiak (Tom Wilkinson), para que también elimine de su memoria cualquier recuerdo de Clementine. Lo curioso es que, aunque los recuerdos desaparecen, en Joel renace la pasión por Clementine.