Clare (Rachel McAdams) esteve apaixonada sua vida toda por Henry (Eric Bana). Ela acredita que estão destinado a ficarem juntos, apesar dela nunca saber quando vão ficar separados: Henry é um viajante no tempo amaldiçoado por uma rara anomalia genética que o faz viver sua vida navegando pelo tempo, pulando do passado para o futuro sem controle.
Apesar da condição de Henry os forçarem a ficarem separados sem aviso, sem nunca saber quando vão se reunir, Clare desesperadamente tenta construir uma vida com seu único verdadeiro amor.
Baseado no romance "A Mulher do Viajante no Tempo", de Audrey Niffenegger.