Vicky y Cristina son dos amigas que llegan a Barcelona, Vicky (Rebecca Hall) quiere hacer un análisis de la identidad catalana, Cristina (Scarlett Johansson) busca encontrase a si misma. Ambas conocen a Javier Bardem que les propone un viaje de placer. Vicky pretende rechazar la aventura, Cristina la quiere vivir. El viaje es a Oviedo, allí Cristina enferma y obliga de algún modo a relacionarse a Vicky y Bardem, entre ellos nace algo intenso pero Vicky está a punto de casarse. A la vuelta Bardem y Cristina empiezan a salir y se van a vivir juntos. Aparece la ex de Bardem, Maria Elena (Penelope Cruz), quien ha querido suicidarse y necesita de cuidados emocionales, y ahí se crea un triangulo amoroso entre los tres, todo cambiará un poco después cuando Cristina decide cambiar de nuevo el rumbo de su vida. Entre tanto Vicky se ha casado pero no ha olvidado sus sentimientos hacia Bardem.