1966年，离开香港的周慕云藏起了一个秘密，直到在新加坡遇到了苏丽珍。谜一般的苏丽珍让他想起了另一个身影，那个也叫苏丽珍的女人在他心里一直是  一个没有人知道的过去。周慕云的眼光跟随着苏丽珍穿梭在赌场里，她拯救周慕  ... 详细简介

1966年，离开香港的周慕云藏起了一个秘密，直到在新加坡遇到了苏丽珍。谜一般的苏丽珍让他想起了另一个身影，那个也叫苏丽珍的女人在他心里一直是  一个没有人知道的过去。周慕云的眼光跟随着苏丽珍穿梭在赌场里，她拯救周慕云的沉溺，却不愿跟着他离开。
独自回到香港的周慕云，在平安夜巧遇旧识LuLu，然而LuLu却对以前的往事毫无记忆。LuLu想不起和周慕云的那段过去，周慕云却在LuLu居住的酒店里发现了一组似曾相识的数字：2046。2046号房曾经充满了周慕云和苏丽珍的回忆，如今只剩下LuLu与男友CC爱恨交织的痕迹。
周慕云于是搬进了2047号房间，知道了酒店老板的两个女儿王洁雯与王静雯各有心事，洁雯情窦初开，静雯与日籍男友的感情不被允许。此时新房客白玲住了进来，白玲一身风尘，撩拨起周慕云不费吹灰之力，然而当她动了真情，才发现周慕云早已封锁了内心。
于是周慕云开始动笔撰写一部名为《2046》的小说，小说中只要搭上了前往2046的列车，人们就可以找回失去的记忆。没有人想离开2046，除了一个名叫Tak的男子。热恋中的静雯不会知道，故事里她化生的冰冷机器人，曾经带给Tak最渴求的温暖，她的存在是Tak记忆里最大的秘密。
一直到公元2046年，那班神秘列车依旧定期开往2046……
1966年，周慕云从新加坡回到香港，在偶然的机缘下住进2047号房，开始卖文生涯。有时他彷佛完全忘掉了过去，但有时，他彷佛只是在欺骗自己，偶尔遇上某人、某事，往事复又在他心底骚动。他遇上不同的女人——新加坡的职业赌徒苏丽珍、在夜总会重逢的露露、住在2046号房的白玲、公寓老板的女儿王小姐。他们都不单只是擦身而过而已……在彼此内心短暂驻足后，他反而对过去更加历历在目，更加挥之不去。
于是他在一个小说里写下2046，这个属于未来世界的地方，将生活点点滴滴化为文字，将对往昔的悼念，化为对未来的憧憬。他写下一个日本青年和一个机械人相恋的故事，写下一列神秘火车，定期开往一个可以找回失落记忆的地方。有时他觉得自己就是那个爱上机械人的青年，为求带她远走高飞而不舍得放弃，为求一点温暖而拥抱她不放，为求自由而弄得遍体鳞伤。
也许有一天，他可以学会放弃，登上离开2046的列车，远离回忆之地，永远不再回头。
他是一个作家。他觉得自己在写未来，但事实上却是过去。在他的小说里，有一辆神秘的列车，隔一小段时间就开往2046年，去往那里的每个人都有同一个目的——寻回丢失的记忆。听说在2046年，一切照旧。
没有人确切知道这是否真的，因为去到那里的人没有回来过，除了一个人。他去过那里。他选择离开。他想要改变。
周慕云对苏丽珍的记忆成为了2046的开始。也许周慕云对苏丽珍的回忆早已仅仅是一种感觉而已，但从来都念念不忘，每一个擦肩而过的女人都是苏丽珍的影子。另一个苏丽珍（巩俐饰）就这样的出现、回忆、离开、忘却，然后周慕云再次经历从沉溺又归于沉溺。2046是周慕云和苏丽珍的爱情密码，而现在住在里面的却是一个叫Lulu(刘嘉玲饰)的女人，这个女人善于忘记。2047成为了周慕云的新房间，而老板的两个女儿则各有心事。王洁雯(董洁饰)  正在等待幸福时光，而王静雯(王菲饰)的幸福时光似乎永远也等不到。周慕云的幸福时光又在哪里呢？也许是白玲(章子怡饰)，不管是因为挑逗也好，真爱也罢，至少此刻的周慕云游弋在片刻的温情、片刻的幸福和片刻的失落中，因为他的心早已尘封在苏丽珍的世界里……