È l'estate del 1983 nel nord dell'Italia, ed Elio Perlman, un precoce diciassettenne americano, vive nella villa del XVII° secolo di famiglia passando il tempo a trascrivere e suonare musica classica, leggere, e flirtare con la sua amica Marzia. Elio ha un rapporto molto stretto con suo padre, un eminente professore universitario specializzato nella cultura greco-romana, e sua madre Annella, una traduttrice, che gli danno modo di approfondire la sua cultura in un ambiente che trabocca di delizie naturali. Mentre la sofisticazione e i doni intellettuali di Elio sono paragonabili a quelli di un adulto, permane in lui ancora un senso di innocenza e immaturità, in particolare riguardo alle questioni di cuore. Un giorno, arriva Oliver un affascinante studente americano, che il padre di Elio ospita per aiutarlo a completare la sua tesi di dottorato. In un ambiente splendido e soleggiato, Elio e Oliver scoprono la bellezza della nascita del desiderio, nel corso di un'estate che cambierà per sempre le loro vite.