バレンタイン目前のある日、ジョエル（ジム・キャリー）は、最近ケンカ別れした恋人のクレメンタイン（ケイト・ウィンスレット）が、自分との記憶を全部消してしまったという不思議な手紙を受け取る。ショックを受けたジョエルは、自らもクレメンタインとの波乱に満ちた日々を忘れようと、記憶除去を専門とするラクーナ医院の門を叩く。