În Edinburgh, Scoția 1874, Jack se naște în cea mai friguroasă zi din toate timpurile. Din cauza frigului extrem, el se naște cu o inimă înghețată care nu va bate. Moașa care îl asistă, Madeleine, îi salvează viața înlocuindu-i inima cu un ceas cu cuc fragil, dar funcțional. Ea îl sfătuiește apoi să respecte trei reguli pentru a preveni o moarte prematură: să nu se joace niciodată cu mâinile ceasului, să nu-și piardă cumpătul și să nu se îndrăgostească. Mama lui Jack, din motive numai de ea știute, hotărăște rapid că copilul ei ar fi mai bine crescut de Madeleine și pleacă, lăsându-l pe Jack. Madeleine, incapabilă să aibă proprii copii, îl crește și îl iubește ca și cum ar fi al ei.

La a zecea aniversare a lui Jack, Madeleine repetă cele trei reguli înainte de a-l duce pentru prima dată în oraș. El întâlnește în oraș o fată pe nume Miss Acacia și se îndrăgostește de ea. La scurt timp după ce începe școala, îl întâlnește și pe Joe, un bătăuș care este îndrăgostit și el de domnișoara Acacia. Gelos, băiatul mai mare și gașca lui de elevi îl chinuie pe Jack în următorii patru ani. În timpul unei agresiuni din partea lui Joe, cucul inimii ceasului lui Jack îi scoate ochiul lui Joe, iar Jack fuge acasă crezând că l-a ucis pe Joe. Madeleine, crezând că Jack este un fugar, îl ajută să scape.

Jack vrea doar să o revadă pe domnișoara Acacia și în cele din urmă se întâlnește cu Georges Méliès, un magician care încearcă să opereze o cameră de filmat timpurie. Georges îl ajută să-și repare inima și acceptă să i se alăture lui Jack în căutarea domnișoarei Acacia. Ei se îndreaptă spre Andaluzia, Spania, în căutarea ei.

După o călătorie lungă, ei ajung la un circ din Andaluzia. Jack o găsește pe domnișoara Acacia, dar Georges îl sfătuiește să nu-i dezvăluie identitatea sa. El procedează să se împrietenească cu ea și evită în mod prostesc să-și împărtășească sentimentele. Ea îi dă de înțeles că inima ei aparține cuiva din trecutul ei. Se dovedește că Jack a fost acea persoană din trecutul ei. În cele din urmă, Jack găsește o modalitate de a se dezvălui și îi dă o cheie domnișoarei Acacia care poate fi folosită pentru a-i înfășura inima.

Înainte ca Jack și domnișoara Acacia să poată fugi împreună, apare Joe, bătăușul din trecutul lui Jack. El căutase o ocazie de a-l pedepsi și mai mult pe Jack și îi explică cele trei reguli ale inimii ceasului cu cuc al lui Jack în încercarea de a le sabota. Domnișoara Acacia, după ce vorbește cu Joe, decide că nu vrea să riște să fie cauza morții lui Jack, permițându-i acestuia să se îndrăgostească. Ea îl respinge și pleacă împreună cu Joe. Jack, după ce a fost respins, își sfâșie șuruburile inimii.

În trăsura cu domnișoara Acacia și Joe, acesta îi spune că la scurt timp după ce Jack a evadat cu ajutorul lui Madeleine, Madeleine a fost trimisă la închisoare. Acolo, ea a murit la scurt timp după aceea. Zvonurile spuneau că a murit din cauza unei inimi frânte. În cele din urmă, domnișoara Acacia își dă seama că deține cheia supraviețuirii lui Jack și se întoarce să îl caute. Ea află repede că Jack a plecat spre casă, în Edinburgh, și se duce în urma lui. Ea știe că are la dispoziție doar puțin timp pentru a ajunge la el. Când ajunge acasă, i se spune ce s-a întâmplat cu Madeleine. Îi mai spune că Jack i-a oferit bucuria de a fi mamă și că se îngrijorează la gândul cum va crește.

Miss Acacia îl găsește pe Jack în fața mormântului lui Madeleine, tremurând de frig. Ea încearcă să folosească cheia pentru a-i întoarce ceasul, dar el aruncă cheia, alegând să moară pentru că nu a folosit cheia. Apoi, în sfârșit, se sărută. Când Jack rupe sărutul, timpul s-a oprit pentru el. Jack cântă un cântec despre urcarea în Rai în timp ce folosește fulgii de zăpadă înghețați pe post de scară, urcând în cer în timp ce filmul se estompează în negru și încheie filmul.

.