電影劇情描述高中生葉湘倫（周杰倫飾）出身單親家庭，並且在父親（黃秋生飾）任教的學校就讀。在父親的耳濡目染下，他熱愛音樂並且琴藝過人。某日，班上來了一位同樣喜愛彈琴的新同學路小雨（桂綸鎂飾），投緣的兩人形影不離，情感也日漸加溫，然而小雨總是相當神秘，還常彈奏一首未曾問世，但優美動聽的曲子。每當小倫想多了解小雨一些，她常欲言又止，只都推說是秘密。但有一天，在約會時的一場誤會發生後，小雨再也沒來上過課，思念小雨又一頭霧水的小倫決心要找出這個不能說的秘密……
周杰倫否認影片內的故事改編自他的個人經歷。
演員
演員 角色 角色概述
周杰倫 葉湘倫 電影中的男主角，也就是路小雨在1999年的男朋友，是一位音樂班的轉學生。
黃秋生 葉湘倫的父親 電影中男主角的父親，同時也在學校擔任老師的工作。
桂綸鎂 路小雨 一位鋼琴很厲害的學生，生於1970年代，可是卻因為時光旅程而碰上了葉湘倫。
曾愷玹 晴依 電影中一開始帶領葉湘倫參觀學校的女學生，小雨失蹤後的那段時間是湘倫的女友。
詹宇豪 鋼琴王子雨豪 音樂班一位鋼琴很厲害的學生，曾經和葉湘倫鬥琴。
宋健彰 阿寶 學校中的一位表現不好的學生，曾組成了一個樂隊，並舉辦了一個舞會。
黃俊郎 阿郎 阿寶的好朋友，也是一位在學校表現不佳的學生。
張傑 CD店員工 電影中CD店的老闆。
蘇明明 小雨媽媽 路小雨的媽媽。
杜國璋 阿勇 一位學校中的掃地工，1979年時還是正常的，可是1999年時卻類似罹患了腦性麻痺。
劇情解釋
兩位年代相距二十年的主角在故事中的相遇
葉湘倫在家中看到他爸爸在二十年前與路小雨的照片，向他爸爸詢問了實情以後決定要回到二十年前與路小雨重逢。
學校琴房中的掃地工大勇在二十年前還是正常的，還曾經在二十年前路小雨和葉湘倫爸爸的對話中出現，但是到了故事中的一九九九年，也就是二十年後，他就變得有一些不正常，類似罹患腦性麻痺，至於其原因影片中沒有敘述。
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「Secrets」以及放置在舊琴房中的平臺鋼琴
葉湘倫的爸爸: 他在二十年前曾經是路小雨的老師，他也曾在畢業典禮那天和路小雨拍了一張照片，也就是路小雨因為氣喘病發作而死的那一天。
路小雨交代葉湘倫不要在又琴房中演奏「Secrets」這首曲子。葉湘倫以為路小雨是不希望他和晴依單獨相處，但事實上路小雨是不希望他發現時空旅行的這個祕密。
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「Secrets」
”Follow the notes upon the journey
At first sight marks one’s destiny
Once the voyage comes to an end
Return lies within hasty keys”
解釋
《原文》 跟隨音符踏上旅途， 第一眼決定了命運， 每當旅程到達尾端， 跟著快速旋律歸來。
《白話文》 彈奏這首歌可以帶領你踏上未來世界的旅途， 你第一眼所看到的人才能看到你， 當你的旅程要結束的時候， 快速的彈奏這首歌以回到原來的時間。
「你第一眼所看到的人才能看到你」 - 在路小雨第一次彈完「Secrets」之後，葉湘倫是她第一眼看到的人，之後就只有葉湘倫能夠看得到她而已。
這也合理的解釋了以下的情節:
1. 路小雨會在到了二十年後閉著眼睛，數著從舊琴房到葉湘倫的教室需要走幾步路，而且在教室門口才朝著葉湘倫的位置張開眼睛。還有在畢業典禮那一天，當她到了二十年後，閉著眼睛慢慢的走到學校的大禮堂，並朝著葉湘倫正在演奏的教室張開第一眼。
2. 有一次路小雨在張開第一眼時不小心看到了晴依，所以在葉湘倫和雨豪鬥琴的時候雙方纔能互相對話。反正湘倫在這個多人潮裡面也沒有辦法看到正在和虛影對話的晴依，且葉湘倫在鬥琴時也因為沒有被路小雨的第一眼看見所以葉湘倫也沒有辦法看到她。
3. 還有一次在路小雨剛彈完要出來舊琴房的時候不小心撞見了大勇，而大勇以為路小雨正在彈奏要回去二十年前的曲子。大勇還因為害路小雨失敗而沒見到湘倫此事而向路小雨道歉。
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天鵝
葉湘倫在和班上同學雨豪鬥琴的時候贏到了一本名叫「天鵝」的譜，並且把這份譜送給了路小雨。
這是葉湘倫在畢業典禮上表演的那一首曲子，也是他之前答應過路小雨要彈奏給她聽的曲子。
當葉湘倫在路小雨的房間中發現了他曾經送給她的「天鵝」樂譜時，小雨的媽媽快速的將譜從葉湘倫的手中抽出來，並告訴葉湘倫不要碰小雨的東西。而在同時，小雨的媽媽也發現了一張路小雨二十年前畫的一幅畫，那幅畫中的人是葉湘倫。就是在這個時候，小雨的媽媽才知道原來二十年前小雨所講的話並不是瘋言瘋語，而是事實。
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《情人的眼淚》
姚蘇蓉的一首老歌《情人的眼淚》是葉湘倫最喜歡的一首歌。某天放學後，葉湘倫帶路小雨到了一家CD專賣店，湘倫將試聽用的耳機戴到了小雨的耳朵上，小雨也非常的驚訝，因為那也是她最喜歡的一首歌。
有一次葉湘倫到路小雨的家中拜訪，路小雨的房間空無一人，老式唱機卻撥放著這首《情人的眼淚》，路小雨的媽媽告訴葉湘倫說這是小雨在二十年前她男朋友最喜歡的一首歌。
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