Clare (Rachel McAdams) ha estat enamorada d’Henry (Eric Bana), un llibrer de Chicago, tota la seva vida. Ella creu que estan destinats a estar plegats, malgrat que no sap quan hauran de tornar a separar-se: Henry és un viatger en el temps, castigat amb una rara anomalia genètica que li fa viure la seva vida en una escala de temps canviant, saltant i retrocedint a través dels anys sense cap control. Malgrat que els viatges d’Henry els obliguen a separar-se sense cap advertència, i sense saber quan tornaran a reunir-se, Clare intenta desesperadament construir-se una vida amb el seu vertader i únic amor…