Coup de foudre à Notting Hill

William Thacker est propriétaire d'une librairie indépendante dans le quartier de Notting Hill, à Londres. Il partage un appartement avec Spike, un Gallois excentrique, et a un petit groupe d'amis proches.

Il rencontre un jour l'actrice renommée de Hollywood Anna Scott, quand elle entre dans sa librairie. Plus tard dans la journée, il la bouscule dans la rue et lui renverse son jus d'orange dessus. Il l'invite chez lui afin qu'elle se change. Alors qu'elle part, elle l'embrasse impulsivement.

Anna l'invite à la rencontrer au Ritz lors d'une journée qui coïncide avec la rencontre avec la presse. Arrivé sur place, son agent se méprend et le considère comme un journaliste, Will se dit alors envoyé par le magazine spécialisé dans l'équitation "Horse & Hound" : il se voit alors dans l'obligation d'interviewer les acteurs du nouveau film d'Anna. Alors qu'il est invité à rencontrer Anna une deuxième fois, cette dernière accepte de l'accompagner pour la soirée d'anniversaire de sa sœur.

À la soirée, Anna s'entend bien avec les amis de Will. Le soir suivant, ils sortent et Anna invite Will dans sa chambre. Elle lui explique qu'elle doit quitter Londres, et Will a le cœur brisé quand le petit ami d'Anna, star de cinéma, qu'elle n'avait encore jamais mentionné, arrive. Pendant les six mois qui suivent, les amis de Will organisent de nombreux rendez-vous pour ce dernier, mais il n'arrête pas de penser à Anna.

Un jour, Anna se présente au seuil de la porte de Will, lui demandant de la cacher des paparazzi à cause d'un scandale. Elle s'excuse auprès de Will, lui expliquant que ce qui était arrivé était un accident ; son ex-petit ami avait surgi de nulle part alors que leur relation était terminée depuis longtemps. Anna et Will font l'amour. Le lendemain matin, la presse, avertie par Spike, assiège la maison de Will et prend des photos de Will et de Anna à peine habillée. Furieuse, Anna accuse Will d'avoir profité de la situation et lui dit qu'elle regrette ce qui s'est passé.

Le temps passe et Will, bien que déterminé à oublier Anna, ne va pas mieux. Lors d'un dîner avec ses amis, Will découvre que Anna a gagné un Oscar et qu'elle est de retour à Londres pour tourner un film d'époque. Il lui rend visite sur le lieu de tournage, où Anna intervient pour le laisser entrer. Bien qu'elle l'ait autorisé à assister au tournage, il l'entend, sans qu'elle s'en rende compte, le dénigrer auprès de l'un des acteurs. William quitte les lieux.

Le jour suivant, Anna se rend à la librairie et s'excuse, disant qu'elle ne voulait pas parler de sa vie privée avec cet acteur, connu pour être informateur des tabloïds. Elle souhaite reprendre sa relation avec Will, ce qu'il refuse, de peur d'une nouvelle déception. Attristée, Anna accepte sa décision, mais lui rappelle sa situation de femme amoureuse, au-delà de la célébrité.

Will retrouve ses amis au restaurant et ouvre le cadeau d'Anna, l'original de La Mariée de Marc Chagall. Chacun leur tour, les amis de Will mentionnent, à tour de rôle et à contre-cœur, les défauts d'Anna. Spike, arrivé entretemps, dit que Will est un « connard de première ». Will repense alors à la dernière phrase d'Anna et se rend compte de son erreur. Ils prennent alors la voiture d'un de ses amis et se rendent jusqu'à l'hôtel d'Anna. Ils découvrent alors qu'elle a quitté sa chambre et qu'elle tient une conférence à l'Hôtel Savoy. À l'arrivée de Will, l'agent d'Anna annonce à la presse une pause dans la carrière de l'actrice et son départ du Royaume-Uni le soir de la conférence de presse. Will, se présentant à nouveau comme un journaliste, la questionne sur sa relation avec lui. Anna annonce qu'elle restera au Royaume-Uni « pour toute la vie ». Anna et Will se sourient, tandis que les flashs des photographes de presse les éclairent l'un et l'autre. Un montage montre leur mariage, puis le tapis rouge lors d'une première d'un des films d'Anna, avant de finir sur le couple sur le banc d'un parc, où Anna est enceinte.

La vie d'un petit libraire est bouleversée quand il fait la rencontre de la star de cinéma la plus célèbre au monde. Anna offre l'original de La Mariée de Marc Chagall.