列车上的故事：1966年，离开香港的周慕云藏起了一个秘密，直到在新加坡遇到了苏丽珍。谜一般的苏丽珍让他想起另一个身影，那个也叫苏丽珍的女人在他心里一直是个没有人知道的过去。周慕云的眼光跟随着苏丽珍穿梭在赌场里，她拯救周慕云的沉溺，却不愿跟着周慕云离开。
　　独自回到香港的周慕云，在平安夜巧遇了旧识Lulu(刘嘉玲饰)，然而Lulu却对前尘往事毫无记忆。Lulu想不起和周慕云的那段过去，周慕云却在Lulu居住的酒店里发现了一组似曾相识的数字：2046。2046号房曾经充满了周慕云和苏丽珍的回忆，如今只剩下Lulu与男友CC(张震饰)爱恨交缠的痕迹。



　　周慕云于是搬进了2047号房，知道了酒店老板两个女儿王洁雯(董洁饰)与王静雯(王菲饰)各有心事，洁雯情窦初开，静雯与日籍男友的恋情不被允许。此时新房客白玲(章子怡饰)住了进来，白玲一身风尘，撩拨起周慕云不费吹灰之力，然而当她动了真情，才发现周慕云早已封锁了内心。
　　于是周慕云开始动笔撰写一部名为《2046》的小说，小说中只要搭上了前往2046的列车，人们不可以找回失去的记忆。没有人想离开2046，除了一个名叫Tak(木村拓哉饰)的男子。热恋中的静雯不会知道，故事里她化身的冰冷机器人，曾经带给Tak最渴求的温暖，她的存在是Tak记忆里最大的秘密。
　　一直到了公元2046年，那班神秘列车依旧定期地开往2046……


　　周慕云
　　扮演者：梁朝伟
　　他已不是以前的周慕云

　　1966年，他从新加坡回到香港的时候，他已不是以前的周慕云，香港也已不是旧时的香港。殖民地上风云变色，山雨欲来。他在小旅馆里租了个房间，开始卖文生涯。他写黄色小说、报纸专栏、舞场风月，支了稿费就豪放一场，襄中羞涩时便摆酒宴客骗礼金。他身边总是不乏女伴，常常有花枝招展的女人在他的房间进进出出。逢场作戏，纵情酒色，他都已习惯，只因为这样最简单。
　　曾经有个女人对他说：“我不喜欢等人，也不喜欢被人等。”
　　于是他知道，这个女人和他一样也是一个等待过的人。他曾经在一个酒店的2046号房等待过他深爱的女人，等待幸福时光的来临。后来当他知道幸福只是在门外经过，他便放弃等待，走出2046，去了新加坡。
　　去新加坡或许是为了疗伤，或许是为了忘怀，最后周慕云发觉其实是堕落。孤身在异乡的日子十分无聊，那几年新加坡政局不稳，63年和马来西亚合并为联邦国后，又在65年宣布独立，华人社会自然也受到波及，他在报馆改组的人事风波中受牵连，失去记者的工作，连回香港的路费也在赌场输光。


　　正当他最失意的时候，一个左手戴着黑手套的女人向他伸出援手。
　　她是职业赌徒，以赌为生，以赌场为家。他不知道她为什么要帮助他，每次当他问她一个她不想回答的问题时，她便拿出一副她从不离身的扑克牌跟他赌大小，赢方说了算。她真是一个天生的赌徒，而他不是。也许这就是为什么她向他开出的条件是：以后别再赌了。
　　她不知用什么方法把他在赌场输掉的钱都赢了回来。他无以为报，连对方的姓名都不知道。后来他想，是不是保持无名无姓比较好呢？跟她这样的人，本来就应该相忘于江湖，但是，这次她没有拿出扑克牌来跟他赌大小，直接回答他说：我叫苏丽珍。


　　苏丽珍
　　扮演者：巩俐／张曼玉
　　左手戴着黑手套的女人向他伸出援手

　　苏丽珍——一个对他来说代表着旧爱的伤痕的名字。他曾经在2046号房等待和她相聚的片刻时光，曾要想带着她一起到新加坡，但她不肯背弃丈夫跟他走。当他突然又听到这名字，他怦然心惊，仿佛来自昔日的幽灵特来敲门。于是他知道，不管到哪里其实都一样，逃不掉的依然逃不掉。他以为自己不会再提起这段往事，因为在吴哥窟的一堵石墙上，他已将这个秘密留在洞里，用泥土封存，将它永远留在那里……
　　如果不是遇到这个跟那个人同名同姓、新认识的苏丽珍。他将这段往事告诉了她，苏丽珍却不肯将自己的往事告诉他。
　　他决定赌最后一次，对她说：我想你跟我一起走。就像他对从前那个苏丽珍说过的。赢了跟你走，她说，像往常那样将扑克牌拿出来跟他赌大小。那一刻他便知道，他已经输了。这个苏丽珍抛不下的又是什么呢？对他来说，就像她黑手套里的那只左手一样，将是一个永远的谜。他带着这个谜，一个人上船，离开了新加坡。


　　Lulu
　　Mimi
　　扮演者：刘嘉玲
　　他遇上一个比他更擅长于忘记的女人

　　回到香港那年的平安夜，他在夜总会遇见从前相熟的Lulu小姐，但是她说，她现在已不叫Lulu。他说他们在新加坡是旧相识，但是她说：你真的认识我吗？她似乎真的已将过往的一切忘个干干净净。他向她说了许多在新加坡发生过的事情，然而，就仿佛记忆系统出了故障一般，她的表情始终空白一片，点波不兴。他不知道是她不愿重提往事，抑或她确实是一个比他更擅长于忘记过去的人。
　　当晚她喝得烂醉，他送她回酒店，发现她的房间号码，便是2046。他心有所触，数天后回来看她，她却已搬走了。后来他才知道她在前一晚被男朋友捅了几刀。当他站在房外，房内血迹犹新。酒店老阁怂恿他先入住隔壁的2047号房。就这样，他和2046又结下了不解之缘。


　　白玲
　　扮演者：章子怡
　　她是从墙上的洞口被偷窥的2046号房的女人

　　在2047号房卖文的日子里，他常常从墙上的洞口偷窥2046号房那个卖笑的舞女。白玲风情万种，顾盼飞扬，他暗自作壁上观看春光乍泄。反正卖文和卖笑，在他来说没有什么两样。想不到她是个泼辣难缠的小辣椒，打他耳光，却收下礼物。明明卖笑，却满身是刺。他的心意暧昧难懂，时而轻佻如登徒子，时而亲切耐心听她诉说心事。他们从单纯喝酒的朋友，成为枕席间的伴侣，但他总是见好就收，事后不忘付费，并对她说：就当是借用彼此的时间好了。她渐渐迷乱，问他：你什么都肯借给别人，有什么是不肯借人的？
　　在他来说，能有片刻的温情，又何需吝啬片刻的温情，但是，对他的过去一无所知的白玲，并不明白这是他的生存之道。当她在他面前提起新加坡这个熟悉的地名，问及有关新加坡的种种，他只谈及了天气和房东，当她告诉他以前的男友曾经答应带她去新加坡，他便觉得这样的承诺，似乎在哪里听说过。人生似乎总是有太多的似曾相识。当她开始有长久的念头，他冷然却步，以儿戏面对认真。但他毕竟没有看错她。风波不信菱枝弱，漂泊在外的人自有生存之道。她不辞而别，搬出酒店另觅居处，独自筹备前去新加坡做小姐的事。最后一次见面，也许出于一时的触动，他对她说：有些东西我是不会借给人的。
　　相识以来，唯有这句是真心说话，但是一切真心说话，在这时只有徒增怅惘而已。他离她而去，一直不曾回头。


　　刘嘉玲的恋人
　　扮演者：张震

　　登场乘客
　　王静雯
　　扮演者：王菲
　　她咿咿哦哦不知在自言自语些什么

　　白玲搬走之后，2046号房开始传来一个少女咿咿哦哦、重重复复的说话声。那娇滴滴的声音、陌生的音节，和白玲大异其趣。后来伙计告诉他说那是日文，酒店老板的大女儿王小姐在里面练习日文，因为她有一个日本男朋友。王先生分明是极度反对这件事情，每次他臭骂女儿的时候，总是把留声机的音量调到最大，以防隔墙有耳。知道多一点之后，在茶水间碰到王小姐时，便免不了多看她两眼。也许是热恋中的女人特别迷人吧，那种对外界漠不关心的专注总给人一种若即若离的感觉。
　　他们渐渐熟络，他开始代她接收男友寄自日本的来信，想办法让她跟男友通电话，替她安排工作好让她存钱去日本。那个夏天，是他生平最开心的一个夏天，但他深知，许多事情都在不知不觉间发生。她坐在茶水间看武侠小说、她在他的房间替他抄稿子、他在雨中等她下班……种种情景是那么似曾相识，总在不经意间拔动他的心弦。


　　登场乘客
　　Tak
　　扮演者：木村拓哉
　　如果有天你可以放下过去，你就来找我

　　1967年5月，香港实施宵禁，整个城市沸沸扬扬，到处是工潮和暴乱，他在他的2047号房坐下来开始写一个关于未来世界的故事。
　　2046年，全球密布着无限延伸的空间铁路网，有一列神秘的专车……
　　故事这样开始：从来没有人从2046回来过，他是唯一的那个。
　　在周慕云的未来幻想小说里，一列专车定期开往2046这个神秘地带，车上的乘客都想前去寻回失落的记忆，因为传说那个地方的时空处于一种奇怪的真空状态，时间定格不前，一切事物都不改变，因此所有的回忆都可以原封不动地保存在那里。不知为什么每一个前去2046的乘客都从此消失在那个时间停止的地方，直到某日，一个名叫Tak的男人离开了2046，爱上了列车上的一个机械人……
　　“你会不会跟我走？”这句话再次萦绕在纸上、在空气中。机械人始终没有回答。
　　正如神秘寡言的苏丽珍、忘记过往的Lulu、千娇百媚的白玲、外柔内刚的王小姐……周慕云在她们身上也得不到答案。
　　1969年圣诞，周慕云从香港回到新加坡寻找苏丽珍，但她已不知所踪。他记得分手时，他对苏丽珍说：如果有一天你可以放下过去，你就来找我。
　　或许，只有等到有一天他登上离开2046的列车，远离那个不变之地，才能真正放下过去，永不回头。