物語の舞台は1967年・香港。ひとりの＜男＞が、2046年を舞台にした近未来小説を書いている。そのタイトルは、『2046』。…小説の中の登場人物たちは＜2046＞という謎の場所を目指し、ミステリートレインに乗り込む。この列車の客室乗務員は、美しい女の姿をしたアンドロイドだ。＜2046＞に行けば、失われた愛を見つけることができる。…そこを目指す人々は、そう信じていた。だが、それが真実なのかどうかは、誰も知らない…。なぜなら、＜2046＞から帰ってきた者は、いないからだ。ただひとり、＜男＞を除いては。今、＜男＞は再び＜2046＞に向かう列車の中にいた。誰にも言えない秘密を胸に抱えて。果たして彼の目的とは？　そしてその旅の果てで彼を待ち受ける運命とは？　小説を書く＜男＞の＜現在＞と、列車の中にいる＜男＞の＜未来＞。2つの時空が交差して、ドラマは加速してゆく。