80岁的尼克为了重见已逝的爱人于甜，使用双重跳跃穿越回过去，蝴蝶效应使世界面临毁灭。为此，青年尼克和于甜想方设法在各时空中穿梭，经历不同的人生，以弥补80岁那次双重跳跃所犯下的错误，最终拯救世界。

伊万 （ 阿什顿·库彻 饰）这个有着不幸童年的大学生感觉有点迷失，在小时候经历了一系列糟糕的事情，损坏了他原本完美的人生。可怕的是，这些事情就像消失进了黑洞一样，伊万怎么也想不起来。童时的那些可怕记忆残留在他的脑海里，缠绕着他生活，令他无法安心，他只依稀记得那时自己是和几个好朋友生活在一起：凯蕾 （ 艾米·斯马特 饰）、林尼 （阿尔顿·汉森 饰）和托米 （ 威廉姆·李·斯科特 饰）。在童年可怕记忆的折磨下，伊万请求心理医生的帮助，医生鼓励他用旅行来放松自己，此外，每天把发生的事情一件件详细记下来。如今，在旅行和写日记的帮助下，进入大学的伊万突然意识到，记录自己每天所做事情的笔记本，可以帮助自己找回孩童时候的记忆。很快伊万通过记事本找回了记忆，这些记忆让他察觉到了自己的过错，并因此失去了几个好朋友。尤其是凯蕾，他童年时候暗恋的女孩。在童年记忆慢慢恢复下，伊万慢慢地想起了小时候的许多事情，这时他才惊讶地发现，自己当年做错了那么多的事。找回了记忆的伊万并没感到快乐，相反内疚代替了黑洞开始折磨他，令他痛苦极了。在痛苦的边缘，伊万希望能够彻底摆脱童年的阴影，于是他幻想着用自己意识，潜入童年的身体，去重新挽回那些做错的事，并且珍惜与童年好友的友谊，好好地去爱每一个人。显然伊万希望能改变自己的过去。但是伊万在过去改变的每一件事，当他回到现在时都发现它们带来了意想不到的结果，而且损害更加严重，事情变得越来越糟糕。为了弥补错误，伊万又再次返回过去试图消除痕迹，但事与愿违，他的所作所为只能再次导致现实世界的渐趋崩溃。于是反反复复，他奔波于日益混乱的过去与现实之间，直到不可挽回的结局。伊万试图改变过去，希望能与他暗恋的凯蕾一起幸福生活的梦想，也成为了泡影 。