本片以5.12大地震为背景,叙述地震后从汶川随救援队来到成都临时安置中心的小女孩轩轩,在成都丢失了爸爸送给他的,心爱的毛绒玩具——酷巴熊。此时爸爸妈妈都还没有生还的消息。轩轩把所有的情感和希望寄托到了酷巴熊身上。轩轩通过自己的努力、坚持克服了种种困难和得到政府、社会、媒体和众多好心人的帮助下找回酷巴熊找到了爸爸妈妈的感人故事。。1966年,从新加坡返回香港想忘掉过去的周慕云住进东方酒店的、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)。。