Sophie Hall (Amanda Seyfried) es una aspirante a escritora de una revista, quien, junto con su novio Víctor (Gael García Bernal), vuela desde Nueva York a Italia para vivir algo del romance que mucha falta le hace a la relación. Mientras Víctor está fuera, ocupándose de unos asuntos de trabajo, Sofía se encuentra en el famoso patio de Verona, donde mujeres de todas partes del mundo le dejan a Julieta cartas de amores perdidos y no correspondidos. Ella descubre una carta escrita 50 años antes a Julieta por Claire Smith (Vanessa Redgrave) buscando a un joven italiano que la cautivó siendo adolescente. Para sorpresa de Sophie, su carta inspira a Claire, ahora abuela, para viajar a Verona en busca de su amor perdido (Franco Nero).