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.
Mientras Peter trata de evitar a su ex, su situación se complica aún más cuando se entera de que sus amigos, a quienes había pensado que serían su apoyo incondicional en este viaje, tienen sus propios problemas y no son de mucha ayuda. En medio de una serie de encuentros incómodos y momentos hilarantes, Peter se topa con una encantadora instructora de yoga que lo ayuda a encontrar la diversión y la alegría en la vida nuevamente. A lo largo de esta aventura tropical, Peter se va dando cuenta de que dejar atrás su pasado no es solo una cuestión de distancia, sino de valentía y autodescubrimiento. Entre risas, lágrimas y una buena dosis de música, nuestro protagonista aprenderá que a veces, las mejores oportunidades surgen cuando menos lo esperas, y que seguir adelante es el primer paso hacia un nuevo comienzo.