Film, ayrıldığı sevgilisini hafızasından sildirmeye karar veren Joel Barish'in hikâyesini konu edimiyor. İki yıllık ilişkisini hafızasından silen eski sevgilisi Clementine'in bu şaşırtıcı kararı üzerine Joel de aynı prosedürü kendisi için uygulatmak ister. Ancak hafızası silinirken, ilişkisinin güzel anılarını tekrar yaşadıkça pişmanlık duyar ve süreci durdurmak ister.