Als Joel entdeckt, dass seine große Liebe Clementine mit Hilfe eines neuen Verfahrens alle Erinnerungen an ihn aus ihrem Gedächtnis löschen ließ, will auch er den Trennungsschmerz loswerden. Doch noch während die Techniker Episode für Episode aus seinem Gedächtnis tilgen, merkt er, wie wenig er sich doch von den lieb gewonnenen Gedanken an gemeinsam verlebte Zeiten trennen möchte. Verzweifelt versucht Joel den Vorgang rückgängig zu machen und einen Weg zu finden, der verflossenen Liebe noch eine Chance zu geben.