Alvy Singer, un cómico judío neurótico, intelectual y dos veces divorciado de cuarenta años, reflexiona sobre la desaparición de su última relación con Annie Hall, una insegura, voluble y aspirante a cantante de discoteca WASP del Medio Oeste. A diferencia de sus relaciones anteriores, Alvy creía que podía haber resuelto todos los problemas de su vida a través de quince años de terapia para hacer que esta relación con Annie durara, entre esos problemas estaba el no querer salir con ninguna mujer que quisiera salir con él, y así inconscientemente alejar a esas mujeres. Alvy no solo revisa los muchos altibajos de su relación, sino que también revisa las muchas facetas de su maquillaje que lo llevaron a comenzar a salir con Annie. Esas facetas incluyen crecer junto a Coney Island en Brooklyn, sentirse atraído por el sexo opuesto desde que tiene memoria y soportar años de culpa judía con sus padres que discuten constantemente.