Née en 1908 à San Francisco, Adaline, mère de famille de 29 ans devenue veuve, subit un grave accident de voiture, juste au moment où la foudre frappe. Dès cet instant, elle cesse de vieillir. Pendant huit décennies, sa jeunesse éternelle la force à changer constamment d'identité et à mener une vie solitaire. Craignant toujours de révéler sa curieuse condition, Adaline préfère fuir sans explications les hommes qui tentent de la séduire. Lors du réveillon du Nouvel An dans un chic hôtel de la ville, Ellis, un charmant philanthrope, lui fait une cour effrénée. Après quelques hésitations, Adaline accepte de le revoir, poussant même l'audace jusqu'à rencontrer ses parents. Cette escapade, qui s'annonçait sans lendemain, va bouleverser son existence.