Después de una dolorosa ruptura con su novia, una estrella de televisión llamada Sarah Marshall, un compositor de música llamado Peter Bretter se encuentra devastado y buscando una forma de superar su desamor. Sin saber qué más hacer, decide tomarse unas vacaciones en Hawái para intentar recomponer su vida y sanar su corazón. Sin embargo, el destino le juega una mala pasada cuando se da cuenta de que Sarah también está de vacaciones en el mismo resort, esta vez acompañada de su nuevo y atractivo novio, un rockero famoso.
