Aikamatkustajan vaimo pohjautuu samannimiseen bestselleriin ja kertoo ajan ja rajat ylittävästä rakkaudesta. Clare on rakastanut Henryä koko ikänsä. Hän uskoo, että heidän kohtalonaan on pysyä yhdessä vaikkei tiedäkään milloin he joutuvat eroamaan, sillä Henry on aikamatkaaja jolla on harvinainen geneettinen sairaus. Sairautensa takia Henry elää elämäänsä muuttuvalla aikajanalla siirtyen siinä hallitsemattomasti edestakaisin. Clare yrittää kuitenkin epätoivoisesti rakentaa elämäänsä yhdessä ainoan tosirakkautensa kanssa vaikka Henryn aikasiirtymisten takia he joutuvat olemaan erossa toisistaan ennalta aavistamatta.