У 2046 році таємничий потяг під назвою "2046" перевозить пасажирів до загадкового місця, де здійснюються їхні спогади та бажання. Один із пасажирів - письменник на ім'я Чоу, який часто зупиняється у футуристичному готельному номері 2046. Чоу переслідують спогади про втрачене кохання на ім'я Су Ліжень. Він зустрічає різних жінок, серед яких висококласна куртизанка, дружина заможного гравця та андроїд, і всі вони мають разючу схожість із Су Ліжень. Чоу починає писати науково-фантастичний роман "2046", який, як він сподівається, допоможе йому забути своє минуле. Однак він заплутується у павутинні бажань, кохання та ностальгії, а межі між реальністю та фантазією розмиваються. З часом стосунки Чоу з жінками в його житті стають дедалі складнішими та переплетенішими, розкриваючи глибину його емоційного сум'яття. У цьому футуристичному світі, сповненому туги і душевного болю, Чоу бореться з власними бажаннями, шукаючи спокути і завершення своїх минулих кохань.