伊万（艾什顿·库奇 Ashton Kutcher 饰）曾经有一个糟糕的童年，因为他行为闯下了大祸，令他童年充满不堪回忆的往事。而事实上，他确实只是依稀记得一点可怕的情景，这些情景一直纠缠着他的正常生活。伊万接受心理学家建议，把琐碎生活记在记事本里，却偶然发现通过记事本回到过去。
这时他才清楚记起，童年时候的自己做了那么多的错事。他幻想着用现在的意识，潜入童年的身体，去弥补种种过失给人们带来的伤害，尤其是希望与当年暗恋的凯西最终走回一起。然而他一次次的跨越时空的更改，只能越来越招致现实世界的不可救药。一切就像蝴蝶效应般，牵一发而动全身。

里昂（让·雷诺饰）是名孤独的职业杀手，受人雇佣。一天，邻居家小姑娘马蒂尔达（纳塔丽·波特曼饰)敲开他的房门，要求在他那里暂避杀身之祸。原来邻居家的主人是警方缉毒组的眼线，只因贪污了一小包毒品而遭恶警（加里·奥德曼饰）杀害全家的惩罚。马蒂尔达得到里昂的留救，幸免于难，并留在里昂那里。里昂教小女孩使枪，她教里昂法文，两人关系日趋亲密，相处融洽。
女孩想着去报仇，反倒被抓，里昂及时赶到，将女孩救回。混杂着哀怨情仇的正邪之战渐次升级，更大的冲突在所难免……