Film wypełniają dwa równolegle prowadzone wątki.

Teraźniejszość to namiętny romans francuskiej aktorki i młodego Japończyka, oprowadzającego kobietę po Hiroszimie – miejscach upamiętniających kataklizm wybuchu jądrowego.

Na drugim planie, w retrospektywach rozgrywa się dramat wielkiej, tragicznej miłości bohaterki do niemieckiego żołnierza w okresie okupacji hitlerowskiej we Francji, miłości przynoszącej hańbę i cierpienie.

Na tych dwóch z pozoru odległych płaszczyznach Resnais ukazuje niszczącą siłę wojny, determinującej losy zarówno jednostek, jak i całych narodów.