Joel (Jim Carrey) queda asombrado y aturdido al descubrir que su enamorada Clementine (Kate Winslet) se ha borrado de la memoria los recuerdos de su tumultuosa relación. Desesperado, contacta con el Dr. Howard Mierz-wiak (Tom Wilkinson), el inventor del experimento, para borrar a Clementine de su memoria. Pero a medida que los recuerdos de Joel desaparecen paulatinamente, él comienza a descubrir nuevamente su amor por Clementine. Desde la profundidad de su cerebro, Joel intenta escapar del experimento. Mientras que el Dr. Mierzwiak y sus colaboradores (Kirsten Dunst, Mark Ruffalo, Elijah Wood) lo persiguen a través del laberinto de sus recuerdos, es cada vez más obvio que Joel no puede, ni quiere olvidarse de Clementine.

Jim Carrey encabeza el reparto de Eternal Sunshine of the Spotless Mind, una película dirigida por Michel Gondry con guión de Charlie Kaufman (nominado al Oscar por Adaptation: El ladrón de orquídeas). A Carrey (dos veces ganador del Globo de Oro) le acompañan Kate Winslet (dos veces candidata al Oscar), Kirsten Dunst (Spiderman), Tom Wilkinson (nominado al Oscar por En la habitación), Mark Ruffalo (Cuenta conmigo) y Elijah Wood (El señor de los anillos).