Eté 1983. Elio Perlman, 17 ans, passe ses vacances dans la villa du XVIIe siècle que possède sa famille en Italie, à jouer de la musique classique, à lire et à flirter avec son amie Marzia. Son père, éminent professeur spécialiste de la culture gréco-romaine, et sa mère, traductrice, lui ont donné une excellente éducation, et il est proche de ses parents. Sa sophistication et ses talents intellectuels font d'Elio un jeune homme mûr pour son âge, mais il conserve aussi une certaine innocence, en particulier pour ce qui touche à l'amour. Un jour, Oliver, un séduisant Américain qui prépare son doctorat, vient travailler auprès du père d'Elio. Elio et Oliver vont bientôt découvrir l'éveil du désir, au cours d'un été ensoleillé dans la campagne italienne qui changera leur vie à jamais.