Film ini mengambil latar era 1940-an serta masa kini tentang kehidupan sepasang kekasih muda, Noah Calhoum (diperankan Ryan Gosling) dan Allie Hamilton (Rachel McAdams), di Amerika selatan. Kisah pasangan ini bergulir lewat cerita lelaki tua kepada seorang perempuan tua yang tinggal di rumah jompo, beberapa dekade kemudian. Sang lelaki tua membacakan kisah tersebut dari sebuah notebook.