Cleo (Corinne Marchand), młoda dziewczyna, piosenkarka, będąca, jakby się wydawało, u szczytu życiowego powodzenia, nagle dowiaduje się, że może być chora na raka. Wyniki badań mają być znane w ciągu dwóch godzin. Te dwie godziny są okresem, w którym Cleo dokonuje przewartościowania swojego dotychczasowego życia.

Cléo (Corinne Marchand) jest młodą, ładną i zwykle beztroską piosenkarką z kilkoma hitami na swoim koncie, która z niepokojem oczekuje wyników biopsji. Martwi się śmiertelną diagnozą raka, a jej umysł przechodzi od stanu paniki do pewności siebie, od nadziei do rozpaczy. Przez dwie godziny spaceruje ulicami Paryża, gdzie spotyka przyjaciół, kochanka, znajomego muzyka i przypadkowych ludzi. Czuje się jednak bardzo odizolowana. Wszystko zmienia się, gdy spotyka żołnierza, który jest w drodze na wojnę w Algierii. Jest to jedyny człowiek, który podziela te same obawy i lęki o swój los.