Pada usia 21 tahun, Tim Lake (Domhnall Gleeson) menyadari dirinya dapat melakukan perjalanan menembus waktu. Setelah malam tahun baru yang tidak memuaskan, ayah Tim (Bill Nighy) memberitahu anak-anaknya bahwa laki-laki dalam keluarganya memiliki kemampuan untuk melakukan perjalanan waktu.

Tim memang tidak bisa merubah sejarah, tapi dia bisa mengubah apa yang telah terjadi dalam hidupnya sehingga ia memutuskan untuk membuat dunianya menjadi lebih baik. Sayangnya, hal ini tidak semudah yang dibayangkan. Setelah pindah dari Cornwall ke London untuk berlatih sebagai pengacara, Tim akhirnya bertemu dengan wanita cantik yang selalu merasa tidak aman Mary (Rachel McAdams). Pada akhirnya mereka jatuh cinta, karena dia melakukan perjalanan menembus waktu membuat mereka selalu bertemu untuk pertama kalinya lagi dan lagi.

Namun karena kecerdikannya memainkan waktu Tim akhirnya memenangkan hati Mary dan membuat saat romantis dan sempurna untuk melamar, lalu dia menggunakan seluruh kemampuannya untuk menyelamatkan pernikahannya dari hal-hal terburuk, dan menyelamatkan sahabatnya dari suatu bencana.