1966年，離開香港的周慕雲藏起了壹個秘密，直到在新加坡遇到了蘇麗珍。謎壹般的蘇麗珍讓他想起了另壹個身影，那個也叫蘇麗珍的女人在他心裏壹直是 壹個沒有人知道的過去。周慕雲的眼光跟隨著蘇麗珍穿梭在賭場裏，她拯救周慕雲的沈溺，卻不願跟著他離開。
獨自回到香港的周慕雲，在平安夜巧遇舊識LuLu，然而LuLu卻對以前的往事毫無記憶。LuLu想不起和周慕雲的那段過去，周慕雲卻在LuLu居住的酒店裏發現了壹組似曾相識的數字：2046。2046號房曾經充滿了周慕雲和蘇麗珍的回憶，如今只剩下LuLu與男友CC愛恨交織的痕跡。
周慕雲於是搬進了2047號房間，知道了酒店老板的兩個女兒王潔雯與王靜雯各有心事，潔雯情竇初開，靜雯與日籍男友的感情不被允許。此時新房客白玲住了進來，白玲壹身風塵，撩撥起周慕雲不費吹灰之力，然而當她動了真情，才發現周慕雲早已封鎖了內心。
於是周慕雲開始動筆撰寫壹部名為《2046》的小說，小說中只要搭上了前往2046的列車，人們就可以找回失去的記憶。沒有人想離開2046，除了壹個名叫Tak的男子。熱戀中的靜雯不會知道，故事裏她化生的冰冷機器人，曾經帶給Tak最渴求的溫暖，她的存在是Tak記憶裏最大的秘密。
壹直到公元2046年，那班神秘列車依舊定期開往2046
1、去2046的乘客都只有壹個目的，就是找回失去的記憶。因為在2046，壹切事物永不改變。沒有人知道這是不是真的，因為從來沒有人回來過，我是唯壹的壹個。998...997...壹個人要離開2046，需要多長的時間，有的人可以毫不費力地離開，有的人就要花很長的時間。我已想不起我在這列車上待了多久，我開始深深地感到寂寞。
2、在以前，當壹個人心裏有個不可告人的秘密，他會跑到深山裏，找壹棵樹，在樹上挖個洞，將秘密告訴那個洞，再用泥土封起來，這秘密就沒有人知道。我曾經愛上壹個人，後來她走了。我去2046，是因為我以為她在那裏等我，但我找不到她，我很想知道她到底喜不喜歡我，但我始終得不到答案。她的答案就像壹個秘密，永遠不會有人知道。
3、所有的記憶都是潮濕的。
4、我想妳和我壹起走。
5、我很快就適應這種的生活，開始懂得逢場作戲，雖然有許多只是霧水情緣，不過，沒關系啦，哪來那麽多的壹生壹世?
6、其實這麽多年來，LuLu壹直在找她那沒腳的小鳥，雖然總是悲劇收場，但她並不介意，因為無論如何，她依然是戲裏的女主角。
7、從她身上，我學到了壹點，只要自己不放棄，就永遠沒有結束，妳就永遠都有機會
8、六年前的那壹天，我心中出現了壹道美麗輕柔的彩虹，它壹直不曾消失，像壹道火焰的橋燃燒著我的心。妳對我到底是什麽感覺?像雨後天空的彩虹?抑或......彩虹在許久以前已經消失?我在等妳的答案。
9、我開始幻想自己是壹個日本人，在壹列離開2046的火車上，愛上壹個遲鈍的機器人。壹個人要離開2046需要多長的時間呢?沒有人知道!有人可以毫不費力地離開，但是對某些人來說就需要花很長的時間，需要付出很大的努力甚至遍體鱗傷，我已經想不起我在這列車上待了多久了，我開始覺得很寂寞。
10、每次有人問我為什麽要離開2046?我都含糊其詞。我曾經愛上壹個人，我很想知道她到底喜不喜歡我?我覺得這個機器人很像她，我開始嘗試在她身上找答案。
11、我不斷地嘗試，但她始終沒有反應，我開始替她想了很多藉口。
12、在我最失望的時候我想過放棄。但是很快的，我又繼續。
13、慢慢地我開始懷疑自己。她對妳沒有反應，未必是因為她遲鈍，也有可能是她根本就不喜歡妳。到最後我終於明白，有些事是不能勉強的。而我唯壹可以做的，就是放棄!
14、那天晚上我覺得自己像個聖誕老人。我把她帶回報館，讓她跟男朋友通長途電話。看她那麽開心，我也替她高興。其實所謂的1224,1225，就是現實生活裏的平安夜。每年到了那個晚上，很多人都會特別需要多壹點溫暖。雖然那天晚上...我自己沒有得到，但是無所謂啦!
15、我終於明白，那個機器人不回答，未必是因為遲鈍，或者是她不喜歡妳。很有可能是她已經心有所屬。
16、其實愛情是有時間性的，認識的太早或者太晚，結果都不行。如果我在另壹個時間和空間先認識她，這個故事的結局就可能不壹樣。
17、我也很希望這個故事有開心的結局，但我真的不知道該怎麽下筆。幾年前，曾經有過這樣的機會，可惜已經過去了!
18、她的過去，對我來說...就像她手套裏的那雙手，永遠是個謎。
19、如果有壹天妳可以放開妳的過去，記得回來找我。現在想起來，這幾句話好像是說給我自己聽的。其實愛情是沒有代替品的，我壹直試圖在她身上找回以前的那個蘇麗珍，雖然我不自覺，但是她又怎麽會不知道呢?
20、壹若牡丹盛開，她站起身，走了，留下既非"是"又非"非"的答案。
21、妳還記得嗎?妳以前問過我，有什麽東西我不借。我也想了很久，現在我才知道，原來有些東西，我永遠也不會借給別人。
22、他沒有回頭，他仿佛坐上壹串很長很長的列車，在茫茫夜色中開往朦朧的未來。
23、其實我很清楚這種不知不覺的感覺，但不知道她是否也清楚?她常常問我，這世界是否有永遠不變的東西，我當然明白她的意思。我答應她用壹個過來人的身份寫壹個故事，讓她可以明白她男朋友的心情。我們還開玩笑說，這故事應該叫做<2047>。可能是太投入吧，我開始覺得這故事，不是關於她的男朋友，而是關於我自己。
24、妳聽過佛經上有這樣壹句話嗎?叫天人五衰。意思是說，說算是天神，也會有出現問題的時候。我們列車上的服務員，都是經過第壹流的設計，但是我發現了壹個問題。她們因為長時期的旅行，會有壹個衰退期。意思是說，她們想笑的時候，要好幾個小時才笑得出來;想哭的時候，她們的眼淚要等到明天才流出來。
25、我曾經試做另外壹個夢，然而，我卻失敗了，我終於明白，我的夢只屬於那個離去的人!我也發現，有夢原來是壹件痛苦的事!