男主角卢卡斯在一次事故后患上了罕见的记忆障碍，他只能用画笔记录每天的片段。每到午夜零点，他画室里的钟声响起时，总会有一个神秘女人出现。她声称是卢卡斯的爱人，但她的面容每天都会随着一只电子蝴蝶的飞行轨迹而改变。为了留住爱人，卢卡斯发明了一种“记忆嫁接”技术，试图将每天的印象叠加在一起，拼凑出真实的她。然而随着调查深入，他发现这座城市里还有另外六个男人也在等待同一个女人。那个女人并不是他的爱人，而是一个代号“午夜蝴蝶”的顶级黑客，正在利用这些男人的记忆碎片破解一个摧毁垄断企业的核心密码。
在近未来的巴黎，一名患有短期记忆丧失的画家每晚都会遇见同一个女人，但她的脸每天都会变成不同的“蝴蝶”。
影片将法式浪漫与赛博朋克美学完美融合，画面每一帧都美得像油画。剧本层层递进，反转不断，从痴情爱情片突然急转直下到高智商犯罪，带给观众极强的颠覆感与观影快感。
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