Aşk Bilmecesi'te, 40 yaşındaki yazar Xavier Paris’te eşi ve iki çocuğuyla sakin bir hayat sürerken, eşi ondan ayrılmak istediğini söylüyor ve çocukları da yanına alıyor. Xavier, onları görebilmek için New York’a gidiyor. Şehrin kalabalığında ayakta kalmaya çalışıyor, yeni bir düzen kuruyor ve eski hayatını geride bırakmadan başka insanlarla yakınlaşıyor. Çocuklarına yakın olmak için verdiği bu uğraş, onu beklemediği karşılaşmaların içine çekiyor. Martine'i Audrey Tautou oynuyor. Isabelle, Wendy ve Ju da Xavier’in çevresine girerek onun New York’taki günlerini daha karmaşık hale getiriyor.