Clare (Rachel McAdams) liebt Henry (Eric Bana) schon ihr Leben lang. Sie ist fest davon überzeugt, dass die beiden füreinander bestimmt sind, auch wenn sie auf längere Trennungen gefasst sein müssen: Henry ist ein Zeitreisender – er leidet unter einer seltenen Gen-Anomalie, durch die sein Leben auf ständig wechselnden Zeitebenen verläuft, über die er keinerlei Kontrolle hat. Obwohl die beiden durch Henrys spontane Reisen immer wieder abrupt getrennt werden, hält Clare verzweifelt an ihrem Traum fest, ihre große Liebe ausleben zu können.