C'est l'été 1983 en Italie. Elio (Chalamet), un précoce adolescent de 17 ans, passe ses journées dans la villa familiale à transcrire et à jouer de la musique classique, jouant et flirtant avec son amie Marzia. Un jour, Oliver (Hammer), un charmant universitaire américain arrive en tant que stagiaire pour aider le père d'Elio, un grand professeur. Elio et Oliver découvrent la force du désir naissant au cours de cet été qui transformera leur existence pour toujours.