Vicky (Rebecca Hall) en Cristina (Scarlett Johansson) zijn twee hartsvriendinnen met tegengestelde karakters. Bij Vicky, die verloofd is, overheerst de rede, terwijl Cristina zich laat leiden door haar gevoelens en voortdurend op zoek is naar nieuwe passies en seksuele ervaringen. Tijdens een zomer in Barcelona ontmoeten ze in een kunstgalerij een Spaanse schilder. Juan Antonio (Javier Bardem) is knap, sensueel en verleidelijk en doet hen een nogal ongewoon voorstel.