Frank, un bibliotecario soñador y romántico, empieza una apasionada relación con una misteriosa mujer, Miranda, en la que descubre tres identidades diferentes: bailarina, dominadora y estafadora.
La historia se centra en William, propietario de una tienda de libros en el popular barrio londinense de Notting Hill, y Anna Scott, la estrella más rutilante del firmamento cinematográfico. Desde el momento en que la actriz entra en la tienda, William se embarca en un cortejo complicado, para el cual cuenta con la inestimable ayuda de sus inseparables amigos, entre los que destaca su compañero de piso el singular Spike, que observa con asombro e incredulidad cómo el bueno de William tiene un romance con una mujer inalcanzable para cualquier otro ser humano.
