O enredo do filme é baseado no romance homônimo do escritor Nicholas Stark, que é autobiográfico. Em uma casa de repouso, um senhor idoso lê para uma senhora idosa uma história de amor tirada de um velho caderno. É uma história tão antiga quanto o mundo sobre dois apaixonados que pertencem a diferentes classes sociais. Noah — um rapaz simples e bom, de família pobre — ama a garota Ellie, de uma família rica e aristocrática da região. É claro que os pais da moça se opõem categoricamente ao casamento deles. Eles fazem todo o possível para que os apaixonados se separem. E, no fim das contas, conseguem. Noé e Ellie discutem, e então começa a guerra, e Noé vai para o exército. Eles se reencontram sete anos depois. Descobre-se que Ellie está prestes a se casar. Mas o encontro com Noé muda tudo. Além disso, descobre-se que, no passado, a mãe dela passou pela mesma situação e permite que a filha faça sua própria escolha. Ellie conversa com o noivo, e ele, demonstrando nobreza, concede-lhe total liberdade de ação. Ellie escolhe Noah. E então descobre-se que Noé e Ellie são, na verdade, esses dois idosos. Descobriram que Ellie tem Alzheimer, e ela está perdendo a memória. Noé registrou a história do amor deles em um caderno e, todos os dias, lê para ela, para que ela não se esqueça do amor que compartilham. Ellie ora esquece tudo, ora se lembra novamente. Mais uma vez, tendo esquecido tudo, ela afasta Noah. Ela passa mal e é levada numa maca. Noah também se sente mal, mas, assim que se recupera, vai até o quarto de Ellie. Ela se lembrou de tudo novamente. Ela pergunta a Noé se o amor deles é forte o suficiente para morrerem juntos. Ele responde que sim e deita-se ao lado dela. Juntos, eles adormecem para sempre.
