Nelson Moss ontmoet Sara Deever, een vrouw die heel anders is dan iedereen die hij eerder heeft ontmoet. Zijn onwetendheid leidt ertoe dat ze zakt voor haar rijexamen. Ze verleidt hem en vraagt hem voortdurend om een maand met haar door te brengen met de belofte dat ze zijn leven ten goede zal veranderen. In de eerste nacht van november, nadat Nelson op dezelfde dag ontslagen en gedumpt wordt, slaapt ze met hem, en de volgende dag arriveert Chaz, een goede vriend van Sara, die naar Nelson verwijst als Sara’s “November”.
Tijdens de hele november beleven de twee gelukkige tijden samen en worden ze verliefd op elkaar. Nelson onderzoekt zijn leven en verleden, en raakt bevriend met een vaderloos kind genaamd Abner. Uiteindelijk realiseert hij zich dat hij verliefd is op Sara en vraagt haar ten huwelijk. Dan blijkt dat Sara terminale kanker heeft, non-Hodgkin lymfoom. Omdat ze het niet kan verdragen dat Nelson haar dood meemaakt, vraagt ze hem te vertrekken. Sara vertelt Chaz dat Nelson haar ten huwelijk heeft gevraagd. Chaz zegt dat het niet de eerste keer was dat een man een aanzoek deed, implicerend dat Sara al talloze “maanden” eerder heeft gehad. Sara bevestigt dit, maar beweert dat het de eerste keer was dat ze ja wilde zeggen. Ze besluit de relatie niet voort te zetten om Nelson te beschermen tegen pijn. Nelson geeft toe, maar ensceneert dan een verrassende terugkeer tijdens de Thanksgiving-vakantie, waarbij hij haar cadeaus geeft die haar herinneren aan hun gelukkige tijden.
Ze blijven nog één dag bij elkaar; hij hangt novemberkalenders op alle muren van haar appartement, en zegt dat het voor hen altijd november kan zijn. Ze bedrijven de liefde, maar de volgende ochtend ontdekt Nelson dat Sara aangekleed is. Ze vraagt hem te vertrekken, en hij ziet dat ze de kalenders heeft weggehaald. Sara rent haar appartement uit met Nelson achter haar aan op straat tot ze uiteindelijk stopt langs een voetbrug naar de ingang van het park.
Hier vraagt Sara in een dramatische scène aan Nelson om haar te laten gaan, zodat hij altijd gelukkige herinneringen aan haar zal hebben en ze legt uit dat dit de manier is waarop ze herinnerd moet worden. Ze zal naar huis terugkeren naar haar familie (die ze had gemeden) en haar laatste dagen tegemoet gaan.
Sara blinddoekt Nelson, leidt hem het park in en geeft hem een laatste kus. Nelson doet de blinddoek af en ziet dat hij alleen is in het park waar hij en Sara op een van hun eerste afspraakjes waren. Zijn ogen vullen zich met tranen en de film eindigt.