Накануне Дня святого Валентина двое техников компании «Лакуна» — Стен (Марк Руффало) и Патрик (Элайджа Вуд) — наблюдают за процессом стирания воспоминаний. По ходу дела Патрик рассказывает, что когда он стирал воспоминания одной клиентке, он «влюбился» в неё, и даже украл пару её трусиков. У Стена это вызывает отвращение, и, после упоминания её имени, Стен сообщает Патрику, что это девушка Джоэла. Позже к ним присоединяется Мэри (Кирстен Данст) — секретарша доктора Мерзвияка. Внезапно Патрику звонит взволнованная Клементина и просит срочно приехать к ней. Он срывается и оставляет Стена с Мэри.

Мэри и Стен, отвлекшись на свои любовные игры прямо на кровати Джоэла, не замечают, что процесс стирания воспоминаний пошел не по плану. В своем подсознании Джоэл активно сопротивляется стиранию воспоминаний, которые как в кино прокручиваются одно за другим у него в голове, вызывая ностальгию и грусть. Джоэл переживает одно за другим романтические свидания с Клементиной, которая в его подсознании активно помогает ему бороться со стиранием, она преследует его в воспоминаниях и даже сподвигает на некоторые уловки, перенеся Клементину в детские воспоминания, Джоэл пытается сохранить её образ в своей памяти, чтобы, очнувшись, все вспомнить. Однако их план проваливается. Как только Стэн обнаруживает проблему, он немедленно вызывает доктора Мерзвияка. Тот приезжает, и наконец проблема устраняется, все следы воспоминаний о Клементине стерты из мозга Джоэла. Стэн выходит из комнаты, оставляя Мэри, секретаршу фирмы «Лакуна», и доктора Мерзвияка наедине. Мэри признается в любви доктору, однако тот просит её не озвучивать больше никаких признаний, но она целует его в губы, и свидетельницей поцелуя случайно становится жена доктора, которая видела все это через окно. Мэри извиняется перед женой доктора, однако та поступает неожиданно. Она рассказывает о том, что уже два раза воспоминания о любовных похождениях доктора с Мэри были стерты из её мозга. Мэри серьёзно обижается и покидает место событий. Мэри, секретарша «Лакуны», была шокирована вскрывшейся информацией и решила разослать всем клиентам фирмы все материалы, касающиеся их дел.

День Святого Валентина. Клементина, собираясь поехать к Джоуэлу, зашла к себе в дом за зубной щеткой и нашла свой конверт от Мэри, в котором была аудиокассета с записью её голоса и все подробности по делу о стирании воспоминаний, связанных с ней. Джоэл слышит её признание, оно было сделано в довольно резких тонах, просит Клементину оставить его и уезжает, расстроенный гневными словами Клементины в свой адрес, считая, что всё это какая-то нелепая и грубая шутка. Клементина дослушивает пленку дома и приходит к выводу, что у них был роман. Клементина в итоге решает извиниться перед ним, входит в его квартиру в тот момент, когда он прослушивает точно такую же кассету со своим признанием. Прослушав пленку с признанием Джоэла, в котором он раскрыл все её пороки и негативные стороны, она понимает, что конец их романа был довольно печален, раз Джоэл позволил себе высказываться подобным образом. Столкнувшись с тем, что были безумно влюблены, а потом не смогли вытерпеть друг друга, Клементина и Джоэл решают начать все с начала.

Интересные факты

• Идея сюжета пришла в голову Мишеля Гондри после беседы с артистом Пьером Бисмутом, который предположил следующее: Ранним утром Вы открываете свой почтовый ящик и получаете следующее послание «Тот, кого Вы знали, только что стёр Вас из памяти…».
• Николас Кейдж проявлял немалый интерес к роли Джоэла, но в итоге она досталась Джиму Керри.
• Компания, специализирующаяся на стирании памяти, носит название «Lacuna Inc.». Слово Lacuna обозначает пробел или пропуск, оно имеет латинское происхождение. Также стоит отметить, что термин Lacunar stroke обозначает инсульт, при котором маленькая часть мозга становится ответственной за выполнение определенной функции (в частности, память).
• Вступительные титры начинаются лишь на 18-й минуте картины.
• Все сцены в поезде были действительно отсняты в движущемся поезде. К декорациям было решено не прибегать.
• В первоначальной версии фильма была сцена последней ночи Джоэла и его экс-подружки Наоми (Эллен Помпео), но в финальную версию фильма она так и не вошла.
• Фамилия медсестры Мэри так и не появляется в финальных титрах, однако если внимательно смотреть фильм, то можно заметить кадр, в котором её можно узнать. Эта фамилия — Свево. Данная фамилия была выбрана отнюдь не случайно, в честь итальянского писателя Итало Свево (1861—1928), активно интересовавшегося работами Зигмунда Фрейда и верившего, что сумел вступить с философом в переписку.
• Компьютер, использованный на процедурах, называется Amstrad PPC (портативный персональный компьютер). Эта модель была весьма популярной в начале 90-х годов.
• Несмотря на мучения с написанием и редактированием сценария, актёрам было разрешено импровизировать во время съёмок, чем они с удовольствием и воспользовались.
• В качестве проведения рекламной кампании был создан сайт http://www.lacunainc.com, рекламирующий деятельность «Lacuna Inc.». Единственной действующей ссылкой на сайте является та, что призывает посмотреть, как Джоэл Бариш проходил процедуру стирания памяти. Эта ссылка ведёт на официальный сайт картины.
• Во время незапланированной сцены на уличном параде репортеры пытались взять интервью у Джима Керри. Если внимательно прислушаться, можно услышать возглас из толпы «Поговори со мной!», обращённый к Джиму.
• В происходящей в голове Джоэла сцене, в ходе которой главный герой следит за процессом стирания памяти, в кадре можно увидеть сразу двух Джоэлов. Интересно, что эту сцену отсняли без применения спецэффектов, прибегнув к быстрому переодеванию.
• Для съёмок одной из сцен Мишель Гондри попросил Марка Руффало спрятаться и напугать Кирстен Данст. Затея удалась, Кирстен закричала как сумасшедшая. Постельная сцена с участием этих актёров была отснята, но в фильм не вошла из-за желания укоротить фильм.
• Первоначально во время сцены в поезде планировалось подобрать музыку для пауз в разговоре. Однако авторам показалось крайне интересным сделать в точности до наоборот: когда герои общаются, музыка играет; когда возникает неловкая пауза, музыка тотчас смолкает.
• Практически все спецэффекты фильма исполнены без применения компьютеров. На DVD-издании фильма раскрыты все секреты съёмок.
• Мишель Гондри разработал уникальную систему управления камерами, активно задействованную им во время съёмок. Находясь в стороне от площадки, он отслеживал картинку, передаваемую с камер, и через наушники отдавал команды операторам. Актёрам было разрешено действовать на их усмотрение, что дало им свободу в проявлении их эмоций. Кейт Уинслет призналась, что эксперимент позволил ей раскрыть образ Клементины ярче.
• Съемки картины начались в Нью-Йорке 8 января 2003 года, а закончились в конце марта того же года.
• Бюджет картины составил 20 миллионов долларов.
• В кадре, когда сидящему в машине Джоэлу подходит Патрик, Джоэл опускает стекло при помощи механического стеклоподъёмника, однако когда он догоняет на машине уходящую Клементину, то стекло опускается при помощи электрического стеклоподъёмника.