飓风正在侵袭美国新奥尔良，一位病危的老妇睁开了她的睡眼。老妇名叫戴茜（凯特·布兰切特饰），她叫女儿凯若琳（朱莉娅•奥蒙德饰）为她阅读一本日记。这本日记的作者叫本杰明•巴顿（布拉德•皮特饰）。本杰明出生在第一次世界大战停战之时，但生来便像个老人的他被父亲当作怪物，被遗弃在了养老院。本杰明在养老院与老人们一起生活。但谁都没有想到，本杰明逆向发育——越活越年轻！也许“越活越年轻”是某些人的梦想，但真正这样成长的本杰明却有了别人无法理解的烦恼与快乐。穿越半世纪的世界变革，本杰明身处其中，感受别人感受不到的感受。为何母亲会让自己念这本日记？本杰明•巴顿此人与母亲有什么关系？凯若琳陷入了深深的疑惑与好奇之中。
2005 年 8 月，卡特里娜飓风逼近，黛西·富勒 (Daisy Fuller) 在新奥尔良一家医院病床上，弥留之际。她向女儿卡罗琳讲述了盲人钟表匠加托先生于 1918 年受雇为火车站制作时钟的故事。当它揭晓时，公众惊讶地发现它倒着走。她透露，加托先生把它建起来是为了纪念那些在第一次世界大战中失去儿子的人，包括他自己的儿子。黛西然后要求卡罗琳大声朗读本杰明·巴顿的日记。
1918年11月11日晚上，一个男孩出生了，他有着老人的外貌和疾病。他的母亲卡罗琳在分娩后不久就去世了，他的父亲、富有的制造商托马斯·巴顿将婴儿遗弃在疗养院的门廊上。看门人奎妮和厨师蒂兹·韦瑟斯先生找到了这个孩子，她把他当作自己的孩子抚养长大，并给他取名本杰明。随着时间的流逝，本杰明的身体与老年居民融为一体，但他的思想和好奇心却像孩子一样。他的身体逐渐老化，最终从轮椅过渡到拐杖，并学会走路。他与来访的非洲俾格米人奥蒂成为了朋友，奥蒂教他超越肉体的眼光，还与当地的梅普尔夫人交上了朋友，她教他弹钢琴。
1930 年感恩节，本杰明遇到了七岁的黛西，她的祖母住在疗养院，他们立即产生了联系。后来，他接受了由迈克·克拉克 (Mike Clark) 领导的拖船 切尔西 (Chelsea)的工作。托马斯·巴顿向本杰明介绍了自己，但没有透露他的真实身份。1936 年秋天，本杰明离开，与拖船船员一起长期工作，并环游世界。他给黛西寄了数百张明信片，并得知她被纽约市一家芭蕾舞团录取。
1941 年，在摩尔曼斯克，本杰明迷上了英国驻摩尔曼斯克贸易代表团首席部长的妻子伊丽莎白·阿博特。[5]他们的恋情最终结束，让本杰明心碎。那年 12 月，美国加入 第二次世界大战。迈克自愿为“切尔西”号服役于美国海军，他们被指派执行打捞任务。他们发现了一艘几乎沉没的美国运输船和数千名阵亡的美国士兵。罪魁祸首是一艘德国 U艇、拖船上的表面和火灾。迈克船长冲撞了潜艇，引发的爆炸使双方都沉没了。除本杰明和里克·布罗迪外，大多数船员均在第二天获救。
1945 年 5 月，本杰明返回新奥尔良，与奎妮重聚，并得知韦瑟斯先生去世了。他与黛西重新联系，她试图引诱他，但本杰明拒绝，她离开了。本杰明拜访了身患绝症的托马斯，了解了他的出生和家庭细节。托马斯在去世前将他的纽扣制造公司和遗产交给了本杰明。
1947 年，本杰明未经事先通知前往纽约拜访黛西，但在看到她与其他人有恋爱关系后离开。1954年，黛西在巴黎的一场车祸中腿部受伤，她的舞蹈生涯就此结束。当本杰明来看望黛西时，黛西对他的外表感到惊讶，但对自己受伤感到沮丧，她告诉他不要介入她的生活。
1962年，黛西回到新奥尔良并与本杰明重聚。现在，他们的生理年龄相当，他们坠入爱河。奎妮去世，本杰明和黛西搬到了一起。1967年，开了一家芭蕾舞工作室的黛西告诉本杰明她怀孕了。他们的女儿卡罗琳 (Caroline) 出生于 1968 年春天。本杰明 (Benjamin) 认为自己因衰老而无法成为一名合格的父亲，于是卖掉了自己的资产，把钱留给黛西 (Daisy) 和卡罗琳 (Caroline)，并在 1970 年代独自旅行。
本杰明年轻时于 1980 年回到黛西身边。黛西现已结婚，将他作为家庭朋友介绍给她的丈夫罗伯特和卡罗琳。她承认他离开是对的；否则她就无法应对。后来她去他的酒店拜访了他，他们在那里发生了性关系，然后再次分手。1990 年，社会工作者联系了最近丧偶的黛西，找到了本杰明，而本杰明现在已经是一个青春期前的孩子了。当她到达时，他们解释说他住在一栋废弃的建筑里，被送往医院时身体状况不佳，而且他的日记上有她的名字。本杰明表现出痴呆症的早期症状，因此黛西最终于 1997 年搬进疗养院，并在本杰明退回婴儿期时照顾他余生。
2002 年，Gateau 先生的时钟被一台正常工作的现代数字时钟取代。2003 年春天，本杰明在黛西的怀里去世，当时他的身体还是婴儿，但按时间顺序来说已经超过 84 岁了。回到 2005 年，黛西最终透露本杰明是卡罗琳的父亲后去世了。卡特里娜飓风淹没了加托先生的一间储藏室，里面的时钟仍在倒退。