O sensível e único filho da família americana com ascendência italiana e francesa Perlman, Elio (Timothée Chalamet), está enfrentando outro verão preguiçoso na casa de seus pais na bela e lânguida paisagem italiana. Mas tudo muda quando Oliver (Armie Hammer), um acadêmico que veio ajudar a pesquisa de seu pai, chega.

No período entre as duas guerras mundiais, duas irmãs vão a Paris apresentar seu show de mediunidade. Lá encontram um cineasta francês, que, ao conhecê-las, resolve criar um filme que mostraria, sem efeitos especiais, o mundo espiritual. Mas os tambores da guerra soam ao fundo.