Joël et Clémentine semblent avoir perdu tout espoir dans leur relation tourmentée, à tel point qu'ils ont même effacé de leurs mémoires les souvenirs de cette période. Abattu, Joël cherche un moyen d'oublier son histoire avec Clémentine et contacte le Dr. Mierzwiak, inventeur du procédé Lacuna, pour l'aider à effacer tous ses souvenirs liés à elle. Deux techniciens, Stan et Patrick, arrivent à la maison de Joël et commencent leur travail, avec Mary comme témoin. Les souvenirs de Joël commencent à disparaître, mais en remontant le fil du temps, il redécouvre l'attrait indéfectible d'un amour qui devrait être préservé coûte que coûte. Face à la perte de ce trésor précieux, il engage une lutte désespérée contre Lacuna pour sauver son souvenir et sa relation avec Clémentine