Dans un palace de ville d'eau allemande, au cours d'une soirée théâtrale, un homme rencontre une femme et s'efforce de la faire se souvenir, ou de la persuader qu'un an auparavant, à Marienbad, elle lui a promis de partir avec lui. Tantôt dans les salons de l'hôtel, tantôt dans le parc, tantôt dans la chambre de la jeune femme, il sera là, toujours insistant, persuasif, inquiétant. Et le film se déroule tantôt au présent, tantôt au passé, tantôt au futur, reprenant sans cesse le débat de l'héroïne qui lutte contre un souvenir dont elle n'est pas sûre, ou dont elle ne veut pas, ou qu'elle souhaite ; tantôt l'acceptant, tantôt le repoussant, tantôt le désirant. Un autre homme, son mari ou son amant, essaie de la retenir un instant ; mais sans avoir donné de réponse positive à celui qui l'assiège, elle part se perdre dans le labyrinthe du grand parc à la française où cet homme n'est pas sûr de la rejoindre.