O filme conta a história de Clare Abshire (McAdams), uma jovem que acredita estar destinada a se casar com Henry DeTamble (Bana), um homem que viaja no tempo. Clare conhece Henry quando ela tinha seis anos de idade, e ele aparece em seu quarto, nu e sem memória de como chegou lá. Henry explica que ele tem uma rara anomalia genética que o faz viajar no tempo sem controle.
Clare e Henry passam a se encontrar ao longo de suas vidas, mas suas relações são constantemente interrompidas pelas viagens no tempo de Henry. Clare precisa aprender a lidar com a ausência de Henry e com o fato de que ele nunca sabe quando vai voltar.
A viagem no tempo de Henry é causada por uma rara anomalia genética. Henry não pode controlar para onde ou quando ele viaja, e ele geralmente aparece nu quando chega em um novo lugar.
Clare e Henry se apaixonam porque eles são almas gêmeas. Eles se completam e se entendem de uma forma que ninguém mais entende.
O principal desafio que Clare e Henry enfrentam em seu relacionamento é a viagem no tempo de Henry. A viagem no tempo de Henry constantemente os separa e os força a lidar com a ausência um do outro.
Clare e Henry superam os desafios de seu relacionamento com amor, compreensão e paciência. Eles aprendem a aceitar a viagem no tempo de Henry e a encontrar maneiras de superar as dificuldades que ela traz.
A mensagem principal do filme é que o amor é mais forte do que qualquer desafio. Clare e Henry provam que o amor pode superar qualquer coisa, mesmo a viagem no tempo.