Dues joves americanes, la Vicky i la Cristina, arriben a Barcelona per passar les seves vacances d'estiu. La Vicky és una dona sensata i está promesa. La Cristina és una aventurera tant al terreny emocional com sexual. A Barcelona, es veuran involucrades en una sèrie d'embolics amorosos poc convencionals, quan, Juan Antonio, un carismàtic pintor, que segueix mantenint relació amb la María Elena, la seva temperamental ex-dona. Amb el trasfons de la captivadora sensualitat mediterrània de Barcelona, Vicky Cristina Barcelona és un cant divertit i sense prejudicis al 'amor en totes les seves manifestacions.