1966年，从新加坡返回香港想忘掉过去的周慕云（梁朝伟 饰）住进东方酒店的、同他曾经熟悉的数字2046只差一号的2047号房，开始了他的卖文生涯。眼前、曾经在他身边出现过的一个个女人（章子怡、王菲、张曼玉、刘嘉玲等 饰）经过他大脑的过影后，令他对时空产生疑惑，不但忘不了过去，一幕幕往事反而更加挥之不去。
　　为了与过去作更好的告别，他将生活的点点滴滴化为文字，写下小说《2046》（说只要搭上了前往2046的列车，人们就可以找回失去的记忆）。

　　公元2020年，云集了无数顶尖科学家的世界空间站（World Space Station）正在进行一项载人飞船火星登陆计划。由卢克·格莱姆（Don Cheadle 饰）率领的4人小组成功抵达这颗无人星球，他们在此发现一些奇怪景象，随后小组成员也接连毙命。为了调查这起悲剧 的原因并寻找可能的生还者，空间站派出伍迪·布雷克（蒂姆·罗宾斯 Tim Robbins 饰）率领的救援小组前往火星。
　　然而救援小组也遭遇诸多磨难，船体损坏、机器失灵、燃料泄漏、成员死亡等等，无一不在消磨着救援人员的斗志。抵达火星后，布雷克他们找到了卢克船长，继而发现亿外年前外星人留在火星上的遗迹和信息，这一切都与人类有着千丝万缕的关系……

　　公元1000年前后，部落首领巴德（亚历山大•莫顿 Alexanda Morton 饰）对于来历不详的独眼龙武士哈罗德（麦德斯•米克尔森 Mads Mikkelsen饰）百般刁难，非但不认为他是同族予以保护，反倒觉得他是受仇恨诅咒的危险生物，并一气之下宣判了他的囚刑。哈罗德被绑缚在旷野里受尽折磨。幸好，他遇到了10岁的机灵男孩阿尔（马尔滕•史蒂文森 Maarten Stevenson 饰）。有阿尔营救，哈罗德方才脱离牢狱。两人结成生死同盟，踏上面向黑暗之心的逃亡之路。途中，他们登上了一艘努力寻找乐土的海盗船，但是大雾迷江。小船在海上漂浮了40天后，才达到了一片未知的土地。然而，在哈罗德等人登陆时，却中了土著人的埋伏，海盗们受到了可怕的诅咒，死伤惨重。小阿尔也不幸被俘。哈罗德在营救恩人的同时，逐渐拨开了自己的身世谜团……