Familie Perlman verbringt den Sommer 1983 in ihrer mondänen Villa in Norditalien. Während der 17 Jahre alte Sohn Elio (Thimotée Chalamet) Bücher liest, klassische Musik hört und keinen Flirt mit seiner Bekannten Marzia (Esther Garrel) auslässt, beschäftigt sich sein Vater (Michael Stuhlbarg), ein emeritierter Professor, mit antiken Statuen. Für den Sommer hat sich der auf griechische und römische Kulturgeschichte spezialisierte Archäologe mit Oliver (Armie Hammer) einen Gast ins Haus geholt, der ihm bei seiner Arbeit zur Seite stehen soll. Der selbstbewusste und attraktive Besucher wirbelt die Gefühle des pubertierenden Elio ganz schön durcheinander. Während sich langsam eine Beziehung zwischen den beiden anbahnt, merkt Elio, dass er trotz seiner Intelligenz und der Bildung, die er dank seinem Vater und seiner Mutter Annella (Amira Casar) genießt, noch einiges über das Leben und die Liebe lernen muss.