Clare (Rachel McAdams) ha estado enamorada de Henry (Eric Bana) durante toda su vida.  Ella cree que ellos están destinados a estar juntos, si bien no sabe cuándo serán separados: Henry viaja en el tiempo lamentablemente sufre de una anomalía genética que lo obliga a vivir en una línea de tiempo  ambiante, salteándose hacia delante y hacia atrás varios años, sin tener control alguno sobre ello.  A pesar del hecho de que los viajes en el tiempo de Henry separan a los amantes sin previo aviso y que nunca saben cuándo se reunirán nuevamente, Clare desesperadamente intenta construir una vida con su verdadero amor.