William Thacker (Hugh Grant) es dueño de una librería en Notting Hill, Londres. Anna Scott (Julia Roberts) es una famosa actriz de cine; que pasa por la tienda un día y le compra un libro a Will.

Más tarde, en la calle, accidentalmente se topa con ella, derramando zumo de naranja sobre su camisa, por lo que ella acepta cruzar la calle hacia su casa para cambiarse. Claramente disfrutan de la compañía del otro y comparten el mismo sentido del humor. Ella lo besa antes de irse.

Anna llama unos días después y lo invita a su hotel, donde tiene que fingir ser periodista entrevistando al elenco de su última película. Comparten un momento a solas y quedan en que Anna se una a él esa noche como su cita para la fiesta de cumpleaños de su hermana. Sus amigos y familiares están deslumbrados al ver a Anna en la fiesta. Se ven unas cuantas veces más, pero la repentina aparición de su novio intermitente (Alec Baldwin) arruina la invitación de Anna para que Will suba a su habitación de hotel. Will se queda devastado y le dice adiós.

Algún tiempo después, Anna aparece en su casa necesitando un lugar para esconderse, mientras que la prensa está buscándola por la publicación de videos picantes de cuando era mucho más joven. Ella se disculpa por su comportamiento, y Will la deja quedarse... y terminan durmiendo juntos. A la mañana siguiente, los paparazzi irrumpen en la casa de Will. Anna se va, furiosa porque Spike les dijo que estaba allí.

Pasa un año y Will está listo para seguir con su vida cuando un amigo menciona que Anna está de nuevo en la ciudad, filmando. Will va a verla y ella le pide que espere mientras terminan de filmar. Will la oye decirle a otro actor que él no es nadie especial, solo un tipo, etc. Will está devastado nuevamente y se va sin hablar más con ella.

Al día siguiente, Anna, vulnerable y humilde, regresa a su tienda con un regalo y le pregunta si pueden pasar un rato juntos y tal vez él podría volver a quererla.

Will le cuenta lo que escuchó, pero Anna le explica que no podía decirle la verdad de su vida personal al actor más cotilla. Will todavía la rechaza, diciéndole a regañadientes que su corazón no podría soportar otro rechazo por parte de ella. Ella acepta entre lágrimas y sale, pero deja el regalo.

Mientras le cuentan a sus amigos lo que sucedió, todos se dan cuenta de que Anna realmente se preocupa por Will. El regalo era una pintura original de Chagall de la que ella había visto una copia en su departamento.

Sus amigos compiten para llevar a Will a la conferencia de prensa final de Anna antes de regresar a Estados Unidos. Llega justo a tiempo, finge volver a ser periodista y puede hacerle saber que ha cambiado de opinión. Ella está claramente feliz de verlo.

Se muestran felices para siempre, casándose, asistiendo a un estreno juntos y luego relajándose en un banco del parque mientras está embarazada.