Čou je pisac naučno-fantastičnih romana. U njegovom romanu svakog sata misteriozni voz kreće za 2046. Svi koji su otišli tamo imali su istu nameru: povratiti izgubljene uspomene. Govorilo se da se u 2046. nikada ništa ne menja. Niko nije sasvim sigurno znao da li je to tačno, jer se niko ko je otišao tamo nije vratio - osim njega.
Film se sastoji od četiri glavne priče o piscu naučno-fantastičnih romana, njegovom odnosu sa ženama i iskušenjima budućnosti. Čou, koji stanuje u hotelskoj sobi 2046, sreće prostitutku i počinje joj pričati priče iz svog ljubavnog života. Svaki put o nekoj drugoj, kratkotrajnoj vezi.