Mia (Emma Stone) ist eine leidenschaftliche Schauspielerin, die ihr Glück in Los Angeles sucht. Sebastian (Ryan Gosling) will dort ebenfalls seinen Durchbruch schaffen, allerdings nicht als Schauspieler, sondern als Musiker, der Menschen des 21. Jahrhunderts für traditionellen Jazz begeistern möchte. Mia und Sebastian müssen sich mit Nebenjobs durchschlagen, um ihren Lebensunterhalt zu sichern – sie arbeitet in Cafés, er sitzt in Clubs wie dem von Boss (J.K. Simmons) am Keyboard. Nachdem sie einander vorm Klavier begegnet und schließlich ein Paar geworden sind, geben sich gegenseitig Kraft. Von nun an arbeiten sie zu zweit daran, groß rauszukommen. Doch schnell müssen Mia und Sebastian feststellen, dass ihre Bestrebungen auch Opfer fordern und ihre Beziehung auf eine harte Probe stellen. Verrät sich Sebastian selbst, wenn er in der Band von Keith (John Legend) Musik spielt, die er gar nicht mag? Und kann Mia ihre Zeilen nicht auch mit ihrem Freund auf Tour lernen, oder muss sie dazu wirklich in L.A. bleiben?