Verão de 1983, no norte da Itália. Elio Perlman (Timothée Chalamet), um precoce rapaz italo-americano de 17 anos, passa as férias na casa de família, uma mansão do século XVII, a transcrever e tocar música, a ler e a nadar.

Elio tem uma relação próxima com o seu pai (Michael Stuhlbarg), um famoso professor especializado em cultura greco-romana, e a sua mãe Annella (Amira Casar), tradutora.

Apesar da sua educação sofisticada e talento natural, Elio continua a ser bastante inocente, principalmente em assuntos do coração.

Um dia, recebe a visita de um aluno americano, Oliver (Armie Hammer), que será o novo assistente do seu pai. No meio do cenário deslumbrante, Elio e Oliver vão se aproximando um do outro, o que mudará para sempre as suas vidas.