1973年、大学教授の母（フランシス・マクドーマンド）と暮らす知的で陽気な15歳の少年ウィリアム（パトリック・フュジット）は、姉アニタ（ズーイー・デシャネル）が教えたロック音楽の魅力に取り憑かれ、学校新聞などにロック記事を書いていた。やがて、伝説のロック・ライターでクリーム誌の編集長、レスター・バングス（フィリップ・シーモア・ホフマン）に認められ、さらにローリングストーン誌からも声がかかり、ウィリアムが愛する新進バンド、スティルウォーターのツアーに同行取材をすることになる。そして、このバンドを追う少女たちの中にいた、一際美しいペニー・レイン（ケイト・ハドソン）に恋をするのだが、彼女はスティルウォーターのギタリスト、ラッセル（ビリー・クラダップ）と付き合っていた。それでもウィリアムの恋心は変わらず、ツアーの刺激的な毎日を楽しんでいた。
