A relação entre Joel (Jim Carrey) e Clementine (Kate Winslet) é daquele clássico tipo em que os opostos se atraem. Tudo começa quando ele, um homem tímido e reservado, resolve tirar folga e vai passar o dia na praia. Lá, conhece a moça e, apesar de toda sua insegurança, consegue conversar com ela, dando início a um namoro agradável. Mesmo depois de bons momentos juntos, o tempo se encarregou de arruinar o relacionamento. As gigantescas diferenças entre as personalidades ambos torna a relação um fracasso.

Por causa da decepção, Clementine decide se submeter a um procedimento inventado pelo doutor Howard em que parte da memória pode ser apagada. E ela quer eliminar completa e permanentemente todas as lembranças de Joel. O ciúme faz com que o rapaz também marque um horário na clínica para remover suas recordações. Durante o procedimento, no entanto, ele redescobre o amor pela namorada ao entrar novamente em contato com os momentos especiais vividos com ela, que ficaram registrados em sua mente. Joel fará de tudo, apesar do eficiente trabalho da equipe médica, para esconder esses fatos nos cantos mais remotos de seu cérebro e jamais esquecer Clementine.

Brilho Eterno de uma Mente sem Lembranças segue uma narrativa não-linear, criada pelo roteirista Charles Kaufman, o mesmo de Quer Ser John Malkovich e Adaptação. O elenco de apoio conta com Elijah Wood (o Frodo de O Senhor dos Anéis) e Kirsten Durnst (a Mary Jane de Homem-Aranha). O filme é baseado no poema Eloisa para Abelardo, de Alexander Pope. A produção recebeu o Oscar 2005 de melhor roteiro original.