À la suite d'un accident de voiture miraculeux survenu dans les années mille neuf cent trente, la jeune Adaline Bowman s'aperçoit qu'elle a cessé de vieillir et conserve éternellement l'apparence de ses vingt-neuf ans. Pour protéger son secret et échapper aux examens médicaux du gouvernement, elle mène une existence solitaire, changeant d'identité et de ville tous les dix ans. Condamnée à voir sa propre fille vieillir et devenir une femme âgée alors qu'elle reste immuable, elle s'interdit strictement de tomber amoureuse. Sa vie bascule le jour où elle rencontre Ellis Jones, un jeune philanthrope charismatique qui va ébranler toutes ses certitudes.