¿Lo dije o lo pensé?

En el 2002, Joel Barish, va junto con sus amigos Rob y Carrie a una fiesta en la playa en Mountauk, Nueva York, en donde conoce a Clementine Kruczynski, con quien comienza una relación amorosa. Pero en el año 2003, la relación entre Joel y Clementine va empeorando, como se ve por una escena situada en un restaurante chino. En enero o febrero del 2004, Clementine se separa de Joel tras haber chocado el auto de Joel y haber discutido con él varias veces, una de ellas en un mercadillo.

Unos días antes del día de San Valentín, Clementine va a Lacuna Inc., una clínica que borra la memoria, para eliminar todos los recuerdos relacionados con su ex-novio. En el proceso de borrado, uno de los operarios, Patrick, comienza a salir con ella, utilizando para seducirla los recuerdos de Joel que ella llevó.

Joel va a la librería en donde Clementine trabaja y se sorprende al ver que ella no lo reconoce. También ve que ella besa a alguien, que en realidad es Patrick. Luego su amigo Rob le entrega la carta de Lacuna Inc. en donde dice que Joel ha sido borrado completamente de la memoria de Clementine. Esto enristece a Joel.

Momentos antes de San Valentín, Joel acude a Lacuna Inc. para borrar a Clementine de su memoria. Debe llevar cualquier elemento relacionado con Clementine para elaborar un mapa de su cerebro. Luego, Patrick se queda con las cosas de Joel: nos damos cuenta porque tiene un collar que Joel iba a regalarle a Clementine.

La noche del 13 de febrero, Stan y Patrick van al apartamento de Joel pasadas las 8: 30 p.m. para aplicar el procedimiento. Patrick hace algunos ajustes en los cables del equipo. Esto provoca que la memoria no se borre completamente y también el hecho de poder cambiar los recuerdos y estar al tanto de lo que sucede.

Mientras tanto, Mary también va al apartamento para ayudar con el procedimiento, aunque está más interesada por Stan que por otra cosa. Patrick recibe la llamada de Clementine y ésta le dice que está trastornada por algo. Patrick le pide permiso a Stan para ir y éste lo deja.

Joel continúa viendo sus recuerdos que desaparecen, pero decide cancelar el procedimiento, ya que no quiere olvidar los recuerdos felices de su relación con Clementine. Como está dormido y está dentro de su mente, no puede. Junto con la Clementine de su mente (o sea, su recuerdo de esta), intenta oponerse al procedimiento y para ello se van a los recuerdos de los que no tienen información los borradores, como puede ser la niñez de Joel, en donde ella no estaba, y así esconderla y poder recuperarla una vez despierto.

Patrick llega al apartamento de Clementine y juntos deciden ir al río congelado de Charles. Un vez allí, Patrick utiliza una frase de Joel que encontró entre las cosas de éste para seducir a Clementine, pero ella se levanta y decide irse, porque cree recordar esa frase.

En los intentos de Joel de escapar del borrado de memoria, lo logra, entonces Stan y Mary llaman a Howard. Este acude de imediato y lo soluciona un par de veces, en esta situacion Stan decide salir un momento para tomar el aire, y aprovechando eso Mary besa a Howard. En ese momento llega la mujer Howard, les ve, y le dice a Mary la verdad: que ella ya le habia querido a él, pero que Howard dijo que tenía que borrarlo de su memoria.

De todas maneras Joel termina olvidando a Clementine, pero al final, se reencuentran y vuelven a estar juntos, gracias a Mary, pues al irse y decubrir todo, coge todos los expedientes de todos los pacientes y se los entrega. En ellos Joel dice cosas malas de Clementine, y vicevesa, pero se reconcilian.