La première partie du film présente à la façon d’un documentaire les retombées des bombardements d’Hiroshima et Nagasaki sur la population japonaise ; les narrateurs de ce chapitre sont les protagonistes qui n’ont pas encore été présentés, et qu’expose la seconde partie du film. Une actrice française se rend à Hiroshima, afin d’y tourner un film sur la paix. Elle y rencontre un architecte japonais, ancien conscrit dont la famille a disparu sous les bombes, qui devient momentanément son amant, mais aussi son confident.

Alors qu’ils s’apprêtent à se quitter, il lui expose sa vie et lui répète qu’elle n’a « rien vu à Hiroshima ». Elle lui parle de son adolescence à Nevers pendant la Seconde Guerre mondiale, de son amour pour un soldat allemand et de l’humiliation qu’elle a subie à la Liberation lorsqu’elle a été tondue. Leurs échanges sur les thèmes de la mémoire et de l’oubli nous sont présentés par fragments tout au long des 36 heures que dure leur rencontre.