In una piccola strada di Parigi, percorrendo rue Bonaparte fino a scorgere la Senna e girando due volte l'angolo, si trova un luogo incantato: il Cinéma Paradis. È questo il regno di Alain Bonnard, l'appassionato e nostalgico proprietario del locale. Ed è qui che ogni mercoledì, al secondo spettacolo, va in scena "Les amours au Paradis", una rassegna dei migliori film d'amore del passato. In quelle sere il Cinéma Paradis è avvolto da una magia particolare: regala sogni, come recita il poster appeso in biglietteria, sopra alla cassa antiquata. La piccola folla di habitué si abbandona volentieri sulle vecchie poltroncine di velluto per farsi rapire dal fascino del grande schermo. Ma da quando al secondo spettacolo partecipa anche una certa ragazza, è Alain a sognare più di tutti. Cappotto rosso, sorriso timido, siede sempre nella stessa fila, la numero diciassette. Poi, non appena in sala si riaccendono le luci, si allontana solitaria nella notte parigina. Chi è? E qual è la sua storia? Finalmente Alain trova il coraggio di invitarla a cena. È una serata perfetta e in più, poco dopo, accade un altro fatto eccezionale: un famoso regista americano annuncia di voler girare il suo prossimo film proprio dentro al Paradis, con protagonista la bellissima e inavvicinabile Solène Avril. Alain è fuori di sé dalla gioia. C'è solo una cosa che lo preoccupa: la misteriosa ragazza con il cappotto rosso sembra scomparsa dalla faccia della terra. Che sia solo una coincidenza?
