Marc Becker est un réalisateur dont la vie et la carrière sont en plein bouleversement. Ses producteurs, non satisfaits des ébauches de montage, veulent lui retirer le film. Marc dérobe alors les rushes et fuit avec Sylvia, son assistante, Charlotte, sa monteuse et Carlos, le preneur de son. Ils se réfugient dans un petit village des Cévennes où vit la tante de Marc, Denise.
Là-bas, Marc tente de retrouver sa créativité. Il fourmille d'idées mais a beaucoup de mal à se focaliser sur le film, qu'il refuse pour l'instant de voir, au grand désespoir de Charlotte.
Il préfère, successivement, construire un "camiontage", salle de montage bricolée dans un camion, une chaise en bois, acheter une ruine pour la retaper, remplacer le maire du village, suivre le déplacement d'une fourmie, couper une branche sous l'orage. Pour son film non plus les idées ne manquent pas. Pour la musique d’abord. Il exige de Sylvia de trouver un studio en pleine forêt, d'embaucher un orchestre en se séparant de son chef pour une expérience unique : vaguement retenir la mélodie entendue sur un CD pour la fredonner aux musiciens qui s'en emparent et qu'il dirige alors avec son corps, sautant ou se rapatissnat, ouvrant ou refermant les bras et les mains. Il impose à Charlotte de monter son film à l'envers et d'introduire au milieu un dessin-animé, "Renard ouvre un salon de coiffure", afin que les spectateurs aient le temps d'aller aux toilettes.
Il a tellement foi en lui que le miracle s'accomplit : Sting accepte de composer le thème musical de son film. Au grès de ses sautes d'humeurs, se sentant déprimé le matin et manipulé le soir, Marc pousse à bout son entourage : Carlos qui ne cesse de tousser, Sylvia et Charlotte qu'il empêche de dormir, les réveille en pleine nuit pour l’une de ses idées géniales. Il décide alors de les retranscrire dans Le livre des solutions, cahier d'écolier dont il avait seulement rédigé la couverture. Pour inaugurer ses fonctions de maire, il le distribue à ses administrés. Il organise la fête des 70 ans de Denise pour laquelle il accepte de projeter son film mais il préfère diriger regard et caméra vers le public qui dort lors de la séance. Voulant de toute force rendre son amour à Denise il voudrait la sauver d'une grave maladie; elle accepte un rendez-vous médical pour ses légers symptômes. La névrose de Marc permet de sauver Denise d'une maladie qu’elle négligeait et qui allait lui être fatale.
Il conainc Gabrielle, une jeune femme qui l'a aidé à fuir les producteurs, de l’accompagner à Londres pour rencontrer Sting. Elle lui ferme son lit mais rend bientôt les armes devant son amour sincère et est follement heureuse qu'il accepte avec joie l’enfant qu'ils ont conçu. Le film de Marc est finalement monté par Charlotte. La salle de la première en ville est pleine. C'est un triomphe. Comme le rat de son film, Marc a grignoté son siège et s’est enfui dans le sous-sol.
Michel Gondry réalise une comédie autobiographique, où il décrit sa bipolarité avec un double de lui-même interprété par Pierre Niney qui alterne entre hyperactivité, névroses et dépression. Tour à tour caractériel, odieux, paranoïaque, il est rendu plus ou moins sympathique par le regard affectueux, inquiet de sa fragilité que portent sur lui son entourage.
Denise est une tarnsposition de sa tante Suzette, filmée dans L’Épine dans le cœur, à qui ce film, tourné dans sa maison, est dédié. La scène où il dirige avec son corps un orchestre parce qu'il ne sait pas lire la musique, c'est ce que Michel Gondry a réellement fait sur L'écume des jours.
Croire à ce que l'on fait, c'est ce qui distingue l'artiste de celui qui ébauche sans produire. Marc reçoit chacune de ses idées comme une révélation qu'il aura la possibilité de mener à bout. Tout est bricolé mais finit, par la croyance, torturé par la névrose, à prendre forme. Créer, c'est inventer, combiner, experimenter.