Μια γαλλίδα ηθοποιός ταξιδεύει στην πόλη της Χιροσίμας για να παίξει σε μια αντιπολεμική ταινία. Εκεί αν και παντρεμένη έχει μια ερωτική σχέση με έναν επίσης παντρεμένο Ιάπωνα αρχιτέκτονα. Οι δύο εραστές σύντομα ανακαλύπτουν ότι η έλξη που νιώθουν ο ένας για τον άλλο είναι πολύ βαθιά. Στην προσπάθεια τους να γνωρίσουν καλύτερα ο ένας τον άλλο μέσα στο σύντομο χρονικό διάστημα των 24 ωρών η γαλλίδα ηθοποιός διηγείται τον πρώτο της έρωτα για ένα γερμανό στρατιώτη που είχε ως αποτέλεσμα τη διαπόμπευσή της από την πόλη όπου γεννήθηκε και μεγάλωσε. Ο δε Ιάπωνας διηγείται την ιστορία της πόλης που γεννήθηκε και μεγάλωσε η οποία τυχαίνει να είναι η Χιροσίμα που καταστράφηκε από την ατομική βόμβα. Η απώλεια, η οδύνη και τελικά ο χρόνος και η μνήμη σηματοδοτούνται από τους διαλόγους και τις εικόνες του έργου.