影片中由梁朝偉飾演的周暮云仍然在報館做事，不過為了謀生他要在報紙上寫不同的故事，其中一個就是講述未來的《2046》。在周慕云的臆想世界里，有了2046年的一段畸戀，王菲、木村拓哉、張震同時在影片中飾演有情感的機器人，它們之間產生了三角戀情。