Chicago. Henry DeTamble è affetto da una particolarissima anomalia genetica che gli consente di muoversi attraverso il tempo. Purtroppo, però, Henry non può controllare nè la destinazione nè il momento di partenza di questi suoi "viaggi". Un giorno, nella sua libreria, Henry incontra una giovane donna, Clare Abshire, che lo invita a cena. Nel corso della serata Clare gli confessa di conoscerlo e di amarlo sin da quando aveva sei anni. Così Henry scopre di averle fatto visita molte volte, nel corso degli anni... La pellicola è un adattamento cinematografico del romanzo "La moglie dell'uomo che viaggiava nel tempo" di Audrey Niffenegger.