A trama desse melodrama mágico se passa em Londres, no ano de 1965. O bem-sucedido industrial Lawrence Stirling (Joe Alwyn) leva sua esposa, Jennifer “Jenny ” (Shailene Woodley) para casa, do hospital, após um trágico acidente de carro, cujas consequências afetaram a memória de Jenny, que se esforça ao máximo para se lembrar dos acontecimentos de seu passado, mas tudo em vão: os médicos diagnosticaram amnésia nela. Além da perda de memória, a mulher também é infeliz no casamento com seu marido tóxico. No centro das atenções dos espectadores, na segunda linha narrativa, estará a encantadora jovem jornalista Ellie Haworth Jennifer (Felicity Jones), que mora na Londres contemporânea e trabalha no “The London Chronicle”. Certa vez, ela se depara com uma série de cartas de amor enquanto pesquisa uma matéria sobre a editora que há mais tempo trabalha nesse jornal. Essas cartas sugerem um relacionamento romântico entre uma figura misteriosa com a inicial “J” e o “Sr. B”, o que rapidamente cativa Ellie. Com a ajuda do arquivista Rory (Nabhan Rizvan), a jornalista quer desvendar essa misteriosa história de amor. Ela procura mais cartas e logo descobre que elas foram escritas entre uma mulher casada e seu amante na década de 1960 e contam a história de um romance apaixonado, mas secreto. A “J” das cartas é Jennifer, que conheceu o jovem jornalista Anthony O’Hara (Callum Turner), que visita o casal da alta sociedade para cobrir a história sobre o marido de Jennifer e o bem-sucedido industrial Lawrence. Anthony frequentemente escreve cartas de amor para Jennifer, implorando que ela rompa o casamento de conveniência, mas ela tem muito medo de dar esse passo decisivo. Ao mesmo tempo em que a investigação dos sentimentos de outra mulher do passado, Ellie descobre sua própria história de amor.
