Ashton Kutcher incarne un homme qui a perdu la notion du temps. Dès son plus jeune âge, des souvenirs cruciaux ont disparu dans un trou noir d'oubli, son enfance entachée d'événements terrifiants dont il ne se souvient pas. Ce qui reste, c'est le fantôme d'un souvenir et les terrifiantes vies brisées de ses amis d'enfance... et la conscience qu'il est d'une manière ou d'une autre responsable dans L'Effet papillon. Tout au long de son enfance, Evan Treborn (Kutcher) a été pris en charge par un psychologue, qui l'a encouragé à tenir un journal. Aujourd'hui à l'université, Evan lit son journal et se retrouve soudainement, inexplicablement, à remonter le temps. Déterminé à corriger les événements tragiques de sa jeunesse, Evan modifie le passé dans l'espoir de transformer le présent. Mais chaque fois qu'Evan change quelque chose, il revient à un présent transformé par les conséquences inattendues et désastreuses de ses actes.