Nous sommes en Italie au cours de l’été de 1983, et Elio Perlman (Timothée Chalamet), un jeune de 17 ans précoce, passe ses journées dans la villa familiale à transcrire et à interpréter des musiques classiques tout en lisant et faisant la cour à son amie Marzia. Le raffinement et les facultés intellectuelles d’Elio portent à croire qu’il est déjà un adulte épanoui, pourtant une bonne partie de lui est restée innocente et immature. Un jour, débarque Oliver (Armie Hammer), un charmant étudiant américain qui vient faire un stage d’été pour les recherches du père d’Elio, un professeur émérite (Michael Stulbarg). Dans ce splendide décor torride, Elio et Oliver découvrent les plaisirs grisants de l’éveil à la sexualité au cours d’un été qui va changer leurs vies à tout jamais.