1966年，从新加坡返回香港想忘掉过去的周慕云（梁朝伟 饰）住进东方酒店的、同他曾经熟悉的数字2046只差一号的2047号房，开始了他的卖文生涯。眼前、曾经在他身边出现过的一个个女人（章子怡、王菲、张曼玉、刘嘉玲等 饰）经过他大脑的过影后，令他对时空产生疑惑，不但忘不了过去，一幕幕往事反而更加挥之不去。 为了与过去作更好的告别，他将生活的点点滴滴化为文字，写下小说《2046》（说只要搭上了前往2046的列车，人们就可以找回失去的记忆）。
约瑟夫和布伦达实现了许多人梦寐以求的事情，他们退休后前往法国南部度过余生，仿佛永远在度假。但退休并不是约瑟夫想象的那样，当他遇到一位年轻迷人的女人苏珊娜时，他认为自己了解的关于自己和世界的一切都被颠覆了。
岳亮是一个恬淡的女孩，心中装着无限宽阔的舞台，她一直憧憬着有一天能像电视里的阿姨一样穿着红红的舞鞋，走上梦中的舞台，跳心中最美的舞蹈，她一直相信“心有多大，舞台就有多大”小小的胸膛里，跳动的是一颗不服输的心。
接连发生的数起凶杀案让香港的市民们陷入了恐慌之中，死者均为年轻的长发女性，死后有遭人强奸的迹象，种种线索表明，这些案件系同一凶手所为。邝美枝（袁咏仪 饰）自幼便失去了双亲，和妹妹美儿（曲海伦 饰）过着相依为命名的生活。美儿在智力方面有着残疾，因此整个家庭的重担都背负在了邝美枝的肩上。
雷米不忠后，爱他胜过一切的莉拉很难接受两人分手的事实。一天，他宣布自己将独自前往玻利维亚进行自我反省，试图了解自己的错误。在那里，他让她知道他们的爱情故事还没有结束。在讨论、寻求朋友的安慰和鼓励以及疯狂的爱情之间，莉拉迷失了自己。
隐居且有争议的作家布鲁斯·科伯恩（BruceCogburn）被一位痴迷的粉丝从隐藏中拉了出来，迫使这位小说家面对他认为可以逃离的过去，并解释他畅销书几十年前引发的事件。科伯恩寻找谁是他所遭遇的操纵和精神折磨的幕后黑手，导致了一场充满恐惧和危险的情感过山车之旅，在那里，事情并不总是像表面上那样清楚，过去的行为可能会产生可怕的后果。
