Dans sa petite chambre d'hôtel, Chow Mo Wan, écrivain en mal d'inspiration, tente de finir un livre de science-fiction situé en 2046. Dans son roman, un mystérieux train part de temps en temps pour 2046. Tous ceux qui vont là-bas sont mus par la même intention... retrouver leurs sentiments perdus. A travers l'écriture, Chow se souvient des femmes qui ont traversé son existence solitaire. Passionnées, cérébrales ou romantiques, elles ont chacune laissé une trace indélébile dans sa mémoire et nourri son imaginaire.