En 1889, una familia de pioneros fue hecha rehén por los asaltantes de un banco, un grupo de hombres armados rodea la mansión en que se han refugiado.

En una residencia de ancianos, un hombre mayor (James Garner) lee a una mujer (Gena Rowlands) una historia de amor escrita en su viejo libro de notas. El libro cuenta la vida en los años 40 de Noah Calhoun (Ryan Gosling) y Allie Nelson (Rachel McAdams), dos jóvenes adolescentes de Carolina del Norte que, a pesar de vivir en dos ambientes sociales muy diferentes, pasaron un verano idílico juntos y profundamente enamorados, antes de ser separados, primero por sus padres, y más tarde por la Segunda Guerra Mundial.