Joel et Clementine ne voient plus que les mauvais côtés de leur tumultueuse histoire d’amour, au point que celle‐ci fait effacer de sa mémoire toute trace de cette relation. Effondré, Joël contacte l’inventeur du procédé Lacuna, le Dr. Mierzwiak, pour qu’il extirpe également de sa mémoire tout ce qui le rattachait à Clémentine. Deux techniciens, Stan et Patrick, s’installent à son domicile et se mettent à l’œuvre, en présence de la secrétaire, Mary. Les souvenirs commencent à défiler dans la tête de Joël, des plus récents aux plus anciens, et s’envolent un à un, à jamais. Mais en remontant le fil du temps, Joël redécouvre ce qu’il aimait depuis toujours en Clémentine – l’inaltérable magie d’un amour dont rien au monde ne devrait le priver. Luttant de toutes ses forces pour préserver ce trésor, il engage alors une bataille de la dernière chance contre Lacuna…
En 1951, le scénariste Peter Appleton a rejoint les grands noms d'Hollywood. Son script de Les Pirates du Sahara vient d'être porté à l'écran et il se réjouit du résultat. Cependant, Peter est accusé d'être communiste. Celui-ci n'a rien à se reprocher et ne comprend pas les accusations portées contre lui. Ivre, il roule vers une autre ville avec l'idée d'y commencer une nouvelle vie. Mais Peter est victime d'un accident de voiture. Il est transporté de toute urgence dans la petite bourgade de Lawson pour y recevoir les premiers soins. À son réveil, il ne se rappelle plus de rien. Harry Trimble, un habitant de Lawson, le voit et croit reconnaître son fils Luke, parti à la guerre quelques années plus tôt. Peter n'a aucun souvenir de Harry, mais il l'aide malgré tout à restaurer un petit cinéma de quartier laissé à l'abandon. Ce dernier s'appelle The Majestic.
À huit ans, Brian Lackey se réveille dans la cave de sa maison, le nez en sang, sans aucune idée de ce qui a pu lui arriver. Sa vie change complètement après cet incident : peur du noir, cauchemars, évanouissements… Dix ans plus tard, il est certain d'avoir été enlevé par des extraterrestres et pense que seul Neil Mc Cormick pourrait avoir la clé de l'énigme. Ce dernier est un outsider à la beauté du diable, une petite frappe dont tout le monde tombe amoureux mais qui ne s'attache à personne. Il regrette encore la relation qu'il avait établie avec son coach de baseball quand il avait huit ans. Brian tente de retrouver Neil pour dénouer le mystère qui les empêche de vivre…