Paterson guida l'autobus nell'omonima città di Paterson, nel New Jersey. Ogni giorno, segue la solita semplice routine: fa il solito percorso con l'autobus, osserva la città che vede scorrere all'esterno del parabrezza e ascolta scampoli di conversazioni che hanno luogo intorno a lui. Paterson scrive poesie su un taccuino, porta a spasso il cane, si ferma in un bar per bere sempre e solo una birra e torna a casa dalla moglie Laura. L'universo di Laura, invece, cambia in continuazione. Nella sua vita, quasi ogni giorno si fanno strada nuove speranze, ciascuna delle quali si trasforma in un nuovo progetto o fonte d'ispirazione. Paterson ama Laura e lei corrisponde il suo amore. Lui appoggia le ambizioni di sua moglie e lei incoraggia l'inclinazione del marito alla poesia. Il film osserva sommessamente i successi e le sconfitte della vita di tutti i giorni, oltre alla poesia che emerge da ogni piccolo dettaglio.
