Au cœur de Los Angeles, une actrice en devenir prénommée Mia (Emma Stone) sert des cafés entre deux auditions. De son côté, Sebastian (Ryan Gosling), passionné de jazz, joue du piano dans des clubs miteux pour assurer sa subsistance. Tous deux sont bien loin de la vie rêvée à laquelle ils aspirent… Le destin va réunir ces doux rêveurs, mais leur coup de foudre résistera-t-il aux tentations, aux déceptions, et à la vie trépidante d’Hollywood ?...

Kanji Watanabe est chef de service du Bureau d’Accueil des Habitants depuis plus de vingt-cinq ans. Son travail consiste à tamponner des formulaires toute la journée. Le soir, il rentre chez lui auprès de son fils et sa bru qui n’attendent qu’une chose : la mort du vieil homme et l’héritage tant convoité. Lorsque Watanabe apprend qu’il est atteint d’un cancer de l’estomac incurable, il décide de changer son quotidien et de faire quelque chose d’utile, une fois dans sa vie....