Imaginaerum’da aşırı bunama hastalığına yakalanan yaşlı besteci Tom’un hikayesi anlatılıyor. Bu hastalıkla yıllardır mücadele eden adam yetişkinlik hayatından neredeyse hiçbir şey hatırlamamaktadır. Müziği, arkadaşları ve hatta kızını bile hatırlayamaz. Sahip olduğu tek anı on yaşındaki bir çocuk hayalidir.  Film iki boyut arasındaki yolculuğu anlatıyor. Tom hayal dünyasında cevaplar arayarak ve anılarını hatırlayarak dolaşmaktadır. Bu arada kızı Gem gerçek dünyada bir zamanlar babasıyla paylaştığı bağı yeniden kurmaya çalışmaktadır. Yıllar içinde birbirlerinden gittikçe uzaklaşan baba kızın ilişkisi Tom’un komaya girmesiyle daha da zorlaşır. Ancak Tom’un en karanlık sırlarında, Gem izlemesi gereken bir yol bulur…