故事的开始，是一段坦白：这不是一个爱情故事，而是一个关于爱情的故事。男主角汤姆是个写贺卡文案的小职员。他写一辈子的"祝你幸福"，自己却没什么幸福可言。他从小相信电影里的那种"命中注定"——他认为这个世界上一定有一个属于他的姑娘，他们会在街角擦肩、四目相对，然后就再也分不开。直到有一天，公司新来了一位实习助理，叫莎莫。蓝眼睛、短发、爱笑，喜欢同一支冷门英国乐队 The Smiths。他在电梯里听见她哼那首他最爱的歌的瞬间，整个人就被定住了。
他们从此开始约会——他理解的"约会"。莎莫从一开始就告诉他："我不相信爱情。我不要男朋友，我也不要承诺。我们只是好好相处。"他笑着说好，可他心里把每一句话都翻译成自己想听的版本。他们一起去逛宜家，假装是新婚夫妇，一起在公园看日落；他在唱片店里偷亲她；他们一起跳出电梯，旁若无人地在街上唱歌。在他的第 34 天、第 87 天、第 200 天，他都觉得这是命运。
可是莎莫一直在用一种很温柔但很清醒的方式，告诉他："我们之间没有名分。"他听不进去。他把所有的信号都自动屏蔽。直到那天她拒绝了他的"求名分"，从此关系开始降温。他变得越来越焦虑，越来越敏感，越来越控制——他越想抓住她，她越像沙一样从他指缝里漏下去。第 290 天，他们在一家酒馆里吵了一架。莎莫安静地说，他们结束了。汤姆崩溃了一阵子。他闷在自己的小公寓里，不去上班，吃比利时华夫饼吃了一个星期。
第 488 天，他在一个朋友的婚礼上偶遇了莎莫。她邀请他去她家的派对。他天真地以为她要复合。他怀着满怀的期待赶到她公寓，端着酒杯走来走去，等到她转过身，他才发现她左手戴着一枚结婚戒指。她笑得很安静——她结婚了，对象是一个她在咖啡馆遇见的男人。汤姆冲出门，在天台上崩溃了一夜。他想不通——为什么她可以那么轻易地相信另一个男人？为什么不是他？
很多天之后，他终于在公园的长椅上和她重逢。她对他说："你说得对，那本叫做命运的小说是真的。只是它不属于我们俩。"——汤姆愣了很久。他从此明白了，他爱的并不是莎莫，他爱的是他自己脑海里那个被他幻想出来的"她"。第 500 天，他做了一件他这辈子从未做过的事——他去面试一份建筑设计师的工作（他从小的真正梦想，被贺卡公司埋了好多年）。在等待室里，他遇到了一个新女孩，叫秋天（Autumn）。她伸出手，对他笑。他这次没有立刻相信"命运"，他笑了一下，说："你好，我叫汤姆。"——那一刻，他真的长大了。