Jack Malik (Himesh Patel) verdient seinen Lebensunterhalt als Lagerarbeiter, hat aber Ambitionen mit seinen Songs endlich den Durchbruch zu schaffen. Im Moment schrummt er auf seiner Gitarre jeweils vor einem knappen Dutzend gelangweilter Zuhörer irgendwo in der britischen Provinz, stets begleitet von seiner guten Freundin Ellie (Lily James), die ihn als Managerin mit Rat und Tat unterstützt. Nach einem tristen Auftritt an einem Festival beschliesst er seine Musikkarriere endgültig zu beenden. Dann, auf dem Nachhauseweg mit dem Fahrrad, ereignen sich zwei Dinge, die Jacks Leben für immer verändern: Der Strom fällt weltweit für zwölf Sekunden aus und gleichzeitig wird er von einem Bus angefahren und verliert kurz sein Bewusstsein. Als er wieder aufwacht, muss er mit Entsetzen erkennen, dass die Welt eine andere ist: Niemand kennt die Beatles, ausser ihm. Er ist nun sozusagen das Popgehirn der Welt. Jacks erster Impuls nach seiner Entdeckung ist ehrenwert, fieberhaft versucht er die unsterblichen Songs der Fab Four aus seinem Gedächtnis zu rekonstruieren. "Yesterday" finden seine Freunde zwar ein bisschen schnulzig, aber schön. Seinen Eltern spielt er "Let it Be" am Klavier vor, sie scheinen wenig beeindruckt. "I Wanna Hold Your Hand" animiert im Pub niemanden zum Tanzen. Doch dann lässt ihn ein junger Musikproduzent eine Platte aufnehmen und Jack bringt die Beatles-Song unter seinem Namen heraus und hat einen Auftritt beim lokalen Fernsehsender. Kurz darauf bekommt er Besuch von einem gewissen Ed Sheeran: Er soll in Eds Vorprogramm spielen. Mit seiner Version von Paul McCartneys "The Long and Winding Road" beeindruckt Jack den grössten Popstar der Gegenwart zutiefst und wird daraufhin von Eds Managerin Debbie (Kate McKinnon) zum Star aufgebaut. Doch Starruhm und die Sonne in L.A. haben auch ihre Schattenseite. Und Ellie, die Jack vor der Abreise ihre Liebe gestanden hat, ist nicht bereit, ihm dorthin zu folgen.
