Gil (Owen Wilson) ist ein erfolgreicher Drehbuchautor in Hollywood. Doch eigentlich träumt er davon, endlich einen literarisch wertvollen Roman zu veröffentlichen. Gemeinsam mit seiner Verlobten Inez (Rachel McAdams) und deren Eltern verbringt er einen Urlaub in Paris. Das Paar trifft dort auf den alten gemeinsamen Freund Paul (Michael Sheen). Während Gil von dem rechthaberischen Intellektuellen zunehmend genervt ist, hängt Inez an Pauls eloquenten Lippen. Ihren zukünftigen Ehemann verspottet Inez als Träumer, denn Gil ist fasziniert von der Stadt und ihrer Vergangenheit. Am liebsten würde er die Zeit miterleben, in der Paris sich den Ruf als Kulturhauptstadt erworben hat. Er ahnt nicht, dass sich dieser Wunsch schon bald erfüllen wird. Eines Nachts macht sich Gil leicht angetrunken allein auf den Heimweg und steigt in ein geheimnisvolles altes Taxi, das ihn mitten ins Paris der 1920er Jahre bringt. Er sieht sich in ein fremdes Universum katapultiert: in eine Welt, in der Ernest Hemingway (Corey Stoll) machohafte Reden schwingt, Pablo Picasso (Marcial Di Fonzo Bo) von der Kulturkritikerin Gertrude Stein (Kathy Bates) kleingemacht und Scott Fitzgerald (Tom Hiddleston) von seiner Frau Zelda (Alison Pill) in Frage gestellt wird. Dazu schwadroniert Salvador Dali (Adrien Brody) über Rhinozerosse, während Luis Bunuel (Adrien de Van) noch gar nicht weiß, wie man Filme dreht - aber Gil hat schon die Ideen dafür. Jede Nacht bricht der nun in diese für ihn reale Phantasie aus und verliebt sich in die Picasso-Muse Adriana (Marion Cotillard). Natürlich glaubt ihm Inez nicht, als er von seinen Abenteuern mit seinen Helden der Kulturgeschichte erzählt...