Mia Hall (Chloe Grace Moretz) comienza diciendo que Beethoven era sordo a los 26 años, pero eso no le impidió perseguir su sueño de ser compositor. Esto es lo que ha impulsado a Mia a perseguir su sueño de ser una experta violonchelista. Vive en Portland, Oregón, con sus padres, Denny (Joshua Leonard) y Kat (Mireille Enos), y su hermano pequeño Teddy (Jakob Davies). Denny solía estar en una banda llamada Nasty Bruises, mientras que Kat era una chica punk rock que se convirtió en agente de viajes. Mia lee un periódico en el que aparece su ex novio Adam (Jamie Blackley). Adam está de gira con su banda, llegando incluso a ser telonero de The Shins.
Retrocede hasta el instituto, cuando Mia conoció a Adam. Él la vio tocando el violonchelo en su clase mucho después de que todo el mundo se haya ido. Su mejor amiga Kim (Liana Liberato) le dice a Adam quién es Mia. Kim saca a Mia de la clase y camina con ella, tomando una foto de Adam en el camino. Todas las chicas están locas por Adam, pero él las ignora para presentarse a Mia. Se da cuenta de que su taquilla tiene una pegatina que dice "I Love Yo Yo Ma", lo que le lleva a invitarla a ver a un violonchelista. Ella se sorprende de que Adam la invite a salir, aunque acepta.

Mia espera en casa una carta de aceptación para Julliard. Como está nevando mucho afuera, las escuelas están cerradas. Denny sugiere que den un paseo juntos. Kat se ofrece a dejar que Mia elija la música en el viaje. Conducen y ella toca Beethoven. Recuerda cómo veía a su padre tocar en su banda cuando era niña. En segundo grado, vio un violonchelo por primera vez y quiso tocarlo. Como los violonchelos son caros, tuvo que pedir uno prestado a la escuela. Tocaba durante horas, hasta el punto de que sus padres se volvían locos, pero seguían estando orgullosos de lo que su hija podía hacer. Denny incluso fue a comprarle a Mia su propio violonchelo como regalo. Mientras Mia piensa en lo divertido que es que la vida sea una cosa y luego se convierta en otra, un coche se desvía en la carretera y choca de frente con el coche de la familia.

Mia tiene una experiencia extracorporal y se ve a sí misma tendida en la nieve mientras los paramédicos están en el lugar tratando de salvarla y de llevar a su familia a la ambulancia. Llama a su familia y luego sube a la ambulancia para estar cerca de su cuerpo.

Vemos a Mia preparándose para su primera cita con Adam. Kat la ayuda a elegir su ropa. Adam se acerca y conoce a Denny, halagándolo al mencionar su amor por Nasty Bruises. Adam lleva a Mia a ver al violonchelista, y después, dan un paseo y comparten su primer beso. Más tarde la lleva a ver la actuación de su propia banda, Willamette Stone. Mia se siente incómoda con la gente de allí. Incluso nota que la compañera de banda de Adam, Liz (Ali Milner), se acerca a Adam. Mia saca el tema cuando él la lleva a casa. Adam dice que Liz es lesbiana y se la ve besándose con su novia. Adam invita a Mia a una fiesta con ellos, aunque ya ha pasado su toque de queda. Kat observa desde la ventana y anima a Mia a ir. Mia finge que está enferma y se queda en casa. Kat sale e invita a Adam a venir a comer el domingo antes de irse. Mia le dice a Kat que eso no estuvo bien y entra. A Kat no le parece mal que Mia salga con Adam y sus amigos porque son como ella y Denny. Denny responde: "Exactamente".

En el hospital, Mia es operada mientras su yo OOB busca frenéticamente a su familia. La enfermera le dice al oído que es Mia quien decide si se despierta o no. Sus abuelos (Stacy Keach y Gabrielle Rose) llegan para comprobar el estado de la familia.

En más flashbacks, vemos la progresión de la relación de Mia y Adam. Él va a la casa de ella para la cena del domingo, recibido por los padres de Mia y sus amigos. Mientras se sientan a comer, una abeja pica a Mia. Adam le quita el aguijón de la mano, para diversión de todos los que la observan (especialmente Kat). Más tarde, Mia quiere acercarse al mundo de Adam, por lo que Kat la ayuda a disfrazarse de Debbie Harry para una fiesta de Halloween, mientras que Adam se disfraza adecuadamente de Beethoven. Sin embargo, Adam piensa que Mia es perfecta tal y como es y no necesita cambiar por él. Hacen el amor por primera vez en un cobertizo.

Kim y Adam se apresuran a ir al hospital para ver a Mia, pero como está en la UCI, no se les permite verla ya que no son parte de su familia inmediata. Mia sigue averiguando lo que les pasó a sus padres. Ve a Denny en la habitación con un parche en el ojo. Escucha a los médicos decir que tanto Kat como Denny están muertos, y que si Mia se despierta, va a ser huérfana. Temiendo por Teddy, Mia corre a su habitación para ver cómo está y le promete que nunca se separará de él.

Mia y Adam habían empezado a pensar en el final del instituto. Tenían la esperanza de vivir juntos mientras Mia va al Lewis and Clark College mientras Adam continúa con su música. Mia seguía intentando mejorar su música, incluso cuando pensaba que no era lo suficientemente buena. Con el estímulo de su familia, se presenta a Julliard. Más tarde es invitada a una audición en San Francisco. Va a buscar a Adam mientras éste toca con su banda para contárselo. Él está visiblemente descontento de que Mia le haya comunicado su decisión después de haberla tomado. La siguiente vez que ella lo ve tocar en la banda, tienen una pelea por la decisión de ella de ir, así como por la decisión de él de irse y continuar su música con la banda.

Kim crea una distracción en el hospital para que Adam pueda colarse en la UCI y ver a Mia. La enfermera malvada llama a seguridad y lo sacan a la fuerza. Antes de que se lo lleven a él y a Kim, la amiga de los padres de Mia, Willow (Lauren Lee Smith), entra para responder por los dos. Entonces se derrumba en los brazos de Kim. Mia baja corriendo las escaleras y ve la habitación de Teddy vacía. Los médicos hablan con sus abuelos y les informan de que Teddy tuvo una hemorragia epidural y no pudieron salvarlo. Mia se derrumba y se da cuenta de que Teddy nunca podrá crecer y vivir una vida plena. Este repentino shock perturba físicamente a Mia, y los médicos la sacan de la UCI para que reciba más atención médica.

Mia tiene su audición en Julliard y su abuelo la lleva. Toca una composición increíble, que el abuelo observa desde un televisor entre bastidores. La lleva a casa y le dice que los jueces son unos tontos si no la aceptan.

Mia y Adam se reconciliaron más tarde, aunque era evidente que la relación era tensa. Al final, rompieron, lo que dolió a Mia, ya que estaba realmente enamorada de Adam. Kat le dice que la vida es un desastre, pero que eso también es lo bonito.

Muchas personas visitan a Mia en el hospital, desde sus abuelos y Willow hasta Kim e incluso los compañeros de banda de Adam. El abuelo le dice a Mia que Denny dejó su banda por ella y que toda la familia la apoyó en su carrera musical. Más tarde, Kim se sienta junto a la cama de su amiga y le promete que tiene una familia si se despierta. Saca su teléfono y muestra una foto de Mia sonriendo y pareciendo feliz. Mia la recuerda de una fiesta del Día del Trabajo, que según ella fue el día más feliz de su vida. Denny y Adam la convencieron para que tocara el chelo con ellos para una actuación. Tocan "Today" de Smashing Pumpkins y todos se divierten.

Adam por fin puede ver a Mia y sentarse a su lado. Saca una carta de Julliard, ya que admite que le ha robado el correo. La abre y llora al leerla, porque Mia ha sido aceptada. Jura ir con ella si decide ir a Nueva York. Entonces saca su guitarra, habiendo escrito una canción para Mia. Es una pieza preciosa, y hace que la vida de Mia pase por delante de sus ojos hasta que... un destello blanco. Y entonces, tras un breve momento de silencio, los ojos de Mia finalmente se abren. Lo primero que ve es a Adam de pie junto a ella, llamándola por su nombre.