在年，很难想象能有一部思维如此缜密的电影横空出世，一部集穿越、爱情、音乐于一身的经典之作。这也是周杰伦自导自演的第一部电影，没想到一出手便站在了山顶。

周杰伦饰演的高中生叶湘伦因父亲的缘故转学到淡江中学，故事便在此揭开了帷幕。叶湘伦的父亲是由黄秋生饰演的一名音乐老师，在他的熏陶下叶湘伦自然喜欢上了音乐，成为了淡江中学的音乐生。淡江中学有一栋老旧的琴房，一次偶然的机会，叶湘伦邂逅了桂纶镁饰演的女主角路小雨。在此便设立了一个小构思，男女主的名字首拼音是倒过来的，好像预示着两人的命中注定。

叶湘伦是被一首曲子吸引走到琴房的，曲子正是路小雨弹的《秘密》，通过弹奏此曲，路小雨可以从从前穿越到现在，并且来到未来后，只有第一眼相见的人才能看到她的存在。两人都是音乐生，趣味相投的两人很快便走到了一起，他们一起上课，一起弹琴，路小雨还教会了叶湘伦弹奏《秘密》，并告诉他不能在旧琴房弹奏这首曲子，叶湘伦还骑着脚踏车送路小雨回家，为了能多待一会还特意绕路，别提多腻歪了。

路小雨经常述说着年前的事情，比如老套的“冰激凌干杯”。叶湘伦的朋友因为看不到路小雨，所以经常看到叶湘伦一个人自言自语的，还以为他是脑子出了问题。这个时候叶湘伦便觉得路小雨有秘密没有告诉自己。直到后面发生的乌龙事件，本应该传给路小雨的纸条传给了晴依，晴依是叶湘伦来到这个学校第一个认识的人，她是喜欢叶湘伦的，由于晴依看不见路小雨，所以很多次都以为叶湘伦是在给她暗示，自然晴依便觉得叶湘伦也喜欢自己。晴依按照纸条如约而至琴房，正在专心弹琴的叶湘伦不知情地吻了晴依，而这一幕被刚刚到来的路小雨看见了，她伤心地逃回了属于她的年代。

经过这次乌龙，此后很长一段时间，叶湘伦也没有见过路小雨，好像她从来没有出现过一样。他不知道的是，路小雨在她那个年代发生的事情，由于她把穿越的一些事情告诉了老师，该老师正是叶湘伦的父亲，老师觉得是路小雨精神出现了问题，便告知了家长。不知道是谁把这消息透露出来了，导致同学们开始疏离她，没有人相信她说的话，甚至连她妈妈也在逼着她吃药，配合治疗。本身身体就不太好，并且还患有哮喘，经历了这些折腾后身体是更加不行了。叶湘伦答应过路小雨，要在毕业典礼上为她弹奏一首曲子，毕业典礼那天，路小雨强撑着再次穿越到了未来，可看到了叶湘伦手上戴着晴依给的手链后伤心欲绝地回到了过去，这个手链是晴依作为朋友送给叶湘伦的，希望他能在毕业典礼上发挥出色。路小雨回到过去后，哮喘发作了，在桌子上用涂改液写下“我是小雨，我爱你，你爱我吗？”后便倒下不行了。属于这个时空的路小雨已经永远地离开了。在未来的叶湘伦看到了这行字后伤心地涂下一个爱心，可惜在未来写的路小雨已经看不见了。

后来叶湘伦在家里发现了父亲收藏的音乐谱子，里面赫然写着路小雨的名字！这也就意味着路小雨是真实存在的，父亲告诉他，路小雨是年的一个学生……。没等父亲说完，叶湘伦便发了疯似的骑脚踏车到旧琴房，这个琴房规划要拆除翻新，再不抓紧就没有机会了，叶湘伦顾不上挖掘机正在作业的危险，飞奔到琴房里弹奏起《秘密》，在最后一个音落下，整栋房子也随之倒塌，好在叶湘伦已经回到了过去，由于叶湘伦弹奏的速度过快，回到了路小雨还没有认识他的时候，琴房倒塌，魔法也随之消失，叶湘伦被定格在了那个年代，其他人也能看到他的存在。电影的最后，一张青涩的毕业照展现，里面有叶湘伦和路小雨，属于他们的故事在这个时空依然在继续。