昨夜見た『ビフォア・サンライズ 恋人までの距離（ディスタンス）』の9年後、実際の時間も9年後である。昨夜サンライズを見て、9年はしょってサンセットを今夜見るなんて製作した人たちに申し訳ないけど、なにも知らなかったんで許してほしい。
アメリカ人の青年ジェシー（イーサン・ホーク）は、ウィーン駅で別れたときの約束どおり半年後にお金を工面してウィーンに行った。セリーヌ（ジュリー・デルピー）は祖母の葬式の日に重なり行けなかった。お互いに連絡方法がなかった。
失意のジェシーはその後結婚しきちんとした妻と息子がひとりいて、いま作家として新刊書の宣伝にヨーロッパをまわってパリにきている。新刊書は9年前のウィーンでのセリーヌと交わした愛の物語で、女性ファンから実話かと聞かれたりしているところへ店にそっとセリーヌが入ってきた。
ジェシーはファンとの交流が終わるとすぐに帰国することになっており、飛行機の時間までふたりはお茶でもと街へ出る。
仕事のこと、日常のことなど話しながら美しいパリの街を歩き、カフェでお茶してセーヌ川を往くボートに乗って会話は途絶えることなく続く。
ボートを降りて、セリーヌをアパートまで送ると門のところで猫が迎える。セリーヌは部屋でギターを手に1曲だけねと歌う。
時間が迫って立ち去るジェシー。
この差し迫った時間は映画の時間でもあり、見て聞いているこちらまで飛行機の時間を気にして気が気じゃない。
リチャード・リンクレイター監督、イーサン・ホークとジュリー・デルピーが相談して脚本を書いたのが納得できた。
最後にジェシーがニーナ・シモンのCDをかけて、セリーヌが彼女の舞台のことをひとしゃべり、そのままニーナの歌が聞こえつつ映画は終わる。