Kelebek Etkisi, genç bir adam olan Tim Lake'in hikayesiyle başlar. Tim, 21 yaşına geldiğinde babasının ailesindeki özel bir yeteneği olduğunu öğrenir: zaman yolculuğu yapabilme yeteneği. Babası, ona aile sırrını açıklar ve Tim'e, geçmişteki hataları düzeltme veya geleceği değiştirme şansı veren bu yeteneği kullanmayı öğretir. Tim, bu yeteneği kullanarak aşkı bulmaya karar verir. Londra'ya taşınır ve orada Mary adında bir kadına aşık olur. Ancak, zaman yolculuğunun getirdiği karmaşıklıklar ve sonuçlarıyla başa çıkmak zorundadır. İlişkilerde yaşanan zorluklar, mutluluklar ve trajedilerle dolu bir yolculuk yaşarlar. Film, aşkın gücünü, hayatın değerini ve anların kıymetini derinlemesine inceler. Tim, zaman yolculuğunu kullanarak sadece kendi hayatını değil, aynı zamanda sevdiklerinin hayatlarını da etkiler. Babasının bilgeliği ve rehberliğiyle, Tim yaşamın her anını dolu dolu yaşamayı öğrenir ve her anın kıymetini anlar.