杨天青（李保田饰）的叔叔杨金山（李纬饰），是个有生理缺陷的染坊主，在折磨死两房太太后，为续香火，他又花大价钱买了个年轻漂亮的女人菊豆（巩俐饰），对其百般虐待。

战国时代，秦王嬴政（李雪健饰）以统一天下为大业。当时燕国为嬴政的心头之患，为帮助他早日完成统一霸业，赵姬（巩俐饰）献策到燕国假意策动刺杀嬴政的计划，如此一来，秦便有出兵攻燕的名目，争取燕国不战而降的可能。

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

阿星（周星驰 饰）由赌神处学成归来，恰逢不甘心失败的大军集合中南海五大高手复仇，虽有龙五（向华强 饰）相助，但阿星与三叔（吴孟达 饰）仍被大军等人发功送至1937年的上海……

李碧华的妙笔在时空的流转下谱写出一段可歌可泣、跨越古今三代的传奇爱情。