火車上
一列從布達佩斯開往維也納的火車上，一對中年夫婦在用德語激烈地爭吵。坐在對面的法國女孩席琳受不了噪音，起身換了座位——恰好坐到了美國男孩傑西的對面。
傑西二十三歲，一個人在歐洲晃盪了一個夏天，明天一早要從維也納坐飛機回美國。席琳也是二十三歲，在巴黎讀大學，正在回家的路上。兩個人開始聊天——起初是禮貌的寒暄，關於旅行、關於各自的國家，但很快話題就不再尋常。
他們聊到了時間、死亡、輪迴、父母的婚姻、對愛情的恐懼。席琳說她相信靈魂在人與人之間流轉。傑西說他不信，但他喜歡聽她講。
下車
火車到達維也納。傑西應該繼續待在車上直到機場，但他做了一個瘋狂的決定。他轉向席琳說：跟我一起下車吧。就在維也納逛一晚上，明天早上我去趕飛機，你繼續坐火車回巴黎。就這一個晚上。
他說：想像你八十歲了，坐在壁爐前回憶人生。你會不會後悔今天沒有下這趟車？
席琳看了他幾秒鐘，然後笑了。她拿起背包，和他一起走下了站臺。
維也納之夜
他們沒有錢住旅館，也沒有任何計劃。整個晚上，他們就在維也納的街頭走。
他們去了普拉特遊樂場，坐上了那座巨大的摩天輪。在摩天輪升到最高點的時候，傑西吻了席琳。維也納的燈火在腳下鋪開，像一塊綴滿星星的毯子。
他們在多瑙河邊散步，路過了一個算命的吉普賽女人。女人看了席琳的手相，說她是一個「在學習如何成為自己」的人。席琳不置可否地笑了笑，但傑西看出她心裡有觸動。
他們走進一家唱片店，一起鑽進試聽間聽一張黑膠唱片。在狹小的空間裡，兩個人靠得很近，耳機線把他們連在一起。音樂在兩人之間流淌，他們互相偷看對方，又在對方轉過來的時候急忙移開目光。這也許是電影史上最安靜、最溫柔的曖昧場景之一。
他們在一家小咖啡館坐下來，玩了一個遊戲：假裝給各自的朋友打電話，告訴對方自己剛遇見了一個人。通過「電話」裡的敘述，他們說出了那些直接面對面時難以啟齒的話——我覺得他很特別，我從來沒遇到過這樣的人，我不想讓這個晚上結束。
凌晨
夜越來越深，話題也越來越深。
傑西說他的父母在他很小的時候就離婚了，他對「永恆的愛情」已經不抱幻想。席琳說她祖母在臨終前告訴她，她一生最大的遺憾是沒有更多地去旅行、去冒險，而是把太多時間花在了恐懼上。
他們走到一座橋上，看著多瑙河在月光下流淌。席琳說：你有沒有覺得，有時候遇見一個人，會讓你對整個世界的看法都不一樣？哪怕之後再也見不到這個人，你的一部分已經永遠改變了。
傑西沉默了一會兒說：我現在就有這種感覺。
他們在教堂的墓園裡躺下來，看著頭頂的星空。兩個人的手碰在一起，然後十指交扣。在那一刻，維也納、火車、明天的飛機、巴黎的課堂，全都不存在了。世界上只剩下兩個人，和一個正在消逝的夜晚。
黎明
天開始亮了。
他們走回火車站的路上，腳步越來越慢。十四個小時前他們還是陌生人，現在卻要面對告別——而這一別，也許就是永遠。
他們沒有互留電話號碼。沒有交換地址。1995年沒有手機，沒有社交網路，沒有任何可以把兩個分處大西洋兩岸的人連在一起的東西。
傑西說：我們六個月後在這裡再見，就在這個站臺。不打電話，不寫信，就憑信任。如果那個時候我們都來了，就說明這不是一時衝動。
席琳點了點頭。
火車來了。席琳上了車，隔著車窗看著傑西。火車啟動，兩個人的手隔著玻璃貼在一起，然後慢慢分開。
傑西站在空蕩蕩的站臺上，看著火車消失在鐵軌的盡頭。
影片的最後幾個鏡頭，是他們走過的那些地方——摩天輪、橋、教堂、咖啡館、唱片店——現在空無一人。沒有了傑西和席琳，這些地方又變回了普通的維也納街景。
六個月後，他們會回來嗎？
電影沒有回答。答案留在了九年後的續集《愛在日落巴黎時》裡。