Cerita film Netflix The Last Letter from Your Lover dimulai saat sorang jurnalis bernama Ellie Haworth (Felicity Jones) melakukan riset untuk artikel terbarunya.
Saat sibuk mencari referensi untuk artikelnya, Ellie tidak sengaja menemukan setumpuk surat cinta dari tahun 1960-an yang ditujukan untuk Jennifer Stirling (Shailene Woodley).
Pengirim surat itu, tertulis bernama Anthony O’Hare (Callum Turner), terlihat sangat memuja Jennifer.
Setelah membaca beberapa surat, Ellie menyadari bahwa surat-surat Jennifer dan Anthony bukanlah pesan cinta biasa, melainkan hubungan terlarang yaitu perselingkuhan.
Jennifer ternyata sudah menikah dengan seorang pria yang tampan dan kaya raya bernama Laurence Stirling (Joe Alwyn).
Meskipun kehidupan pernikahan keduanya tampak sempurna dan tak kekurangan, tetapi Jennifer ternyata tidak bahagia.
Melalui surat-surat itu, Ellie mengetahui bahwa Jennifer mulai menemukan kebahagiaan saat bertemu dengan Anthony.
Selama menelusuri surat-surat cinta terlarang Jennifer dan Anthony, Ellie dibantu oleh rekannya yang bernama Rory (Nabhaan Rizwan).
Setelah membaca semua surat yang ditemukan, Ellie tidak menemukan jawaban atas akhir kisah cinta Jennifer dan Anthony.
Ellie pun berniat melacak keberadaan kedua orang tersebut dengan berbekal surat-surat itu.