多多是意大利小镇一个古灵精怪的孩子，他是神父的小助手。神父在做弥撒，多多用小手撑着腮帮在打瞌睡，真是个小可爱。小镇上有家电影院，名字叫天堂，神父做完弥撒就要去电影院审核影片。他让电影播放员艾佛特播放电影，在那个年代，电影在公映前都要经过神父的审查，把少儿不宜的吻戏剪掉才能放映。看到片中的吻戏，神父就摇动手中的铃铛，示意艾佛特要剪掉这段的底片。而多多躲在帘子后偷看，哈哈大笑。电影对多多来说是一个神奇的东西，深深吸引了他。多多回到家里拿起收集到的胶片认真的念着台词，妈妈在旁边一边微笑一边缝补衣服。
多多的父亲去参加战争，家里仅靠母亲一个人支撑，抚养他和年幼的妹妹。他相信妈妈的话，父亲总有一天你会回来。多多小心翼翼的把照片收进饼干盒，放在妹妹的床底下收好然后去睡觉。第二天的数学课上老师询问一个孩子5乘以5等于多少，他回答错误被大家取笑，多多在底下偷偷地喊他名字波奇亚，然后指着课本上的圣诞树，暗示他答案是25（圣诞节是12月25日）。波奇亚这次很自信，面带微笑说答案是圣诞节。这下全班笑得更欢了，多多捂住了脸颊。这天多多和波奇亚到天堂电影院看电影，电影中出现了一对男女在海边谈情说爱，所有人都屏气凝神，等待着即将出现的吻戏。而画面却直接切换到事后，大家都起哄，有人抱怨20多年了，从没看到过一次吻戏。多多却笑得很开心。电影结束之后，妈妈正在拐角处一脸的不高兴，原来今天妈妈拿钱让多多去买牛奶，结果等了一天多多竟然把钱拿去看电影，边打边骂。艾佛特看到这一幕赶紧上去解劝，对多多说你为何老是说谎，你是免费进电影院的。你的钱可能掉在里面了，然后对身边的管理员使眼色，问他在电影院椅子下找到了什么东西。管理员这才反应过来，从口袋中摸出了梳子、烟草罐。艾佛特把手伸进自己的口袋，拿出了50里拉，变个戏法，假装这钱是从管理员手中拿的。善意的骗多多妈妈这就是多多掉的钱，妈妈知道艾佛特是好心的，感谢的他。艾佛特朝多多挤了下眼睛，仿佛这是他两的小秘密。
第二天多多跟随神父参加了一个小孩的葬礼，做完法事走路回家。这时候艾佛特骑着自行车经过，多多摸着脑门，灵机一动假装小腿被扎到，倒在路上作痛苦状。艾佛特停下车微笑了下（看出多多的小心思），下一个镜头就是多多坐在艾佛特的自行车上，别提有多高兴了！多多对艾佛特说我并不是要求你让我进电影放映室，不过我们总可以做朋友吧？艾佛特表示我以外表选朋友，以智慧选敌人，你太狡猾不能做朋友，轻轻拍了下多多的小脑袋。回到家，妹妹在大哭。妈妈一看到多多就追着打，叫你别把胶卷放在火盆旁边，你妹差点烧死，全是你的错。艾佛特捡起被烧焦的胶卷和多多父母的照片，心里可能在想，多多这孩子是真喜欢电影，妈妈过来指责艾佛特，不应该给他胶卷。多多满嘴都是电影会害了他，让艾佛特发誓不再让多多进放映室，艾佛特只能答应。
多多还是忍不住电影的魅力，一脸无辜请求艾佛特让他进放映室，艾佛特果断地拒绝。这时候多多看见了安娜太太来给艾佛特送饭，灵机一动，并且做了个祈祷的手势，太可爱了。多多对艾佛特说别骂我，我是来给你送饭的，我已经对妈妈说胶卷不是你给的，我要走了。这一招欲擒故纵让艾佛特叫住了他，多多问为什么你不叫我放电影？艾佛特表示这份工作不适合你。它教人像个孤单的奴隶一样工作，节假日都没得休息，为什么不换工作。艾佛特回答：因为我是个笨蛋（热爱）。多多看到墙上挂着的各种电影海报，陶醉其中，他趁艾佛特上厕所之际，好奇地调试了下放映机，结果被艾佛特发现赶了出去。
这天学校考试，校长对学生们说，旁听生也会参加，然后一群大人就走了进来，艾佛特也是其中之一。这么大的人去和小学生一起考试，引得小孩子们哈哈大笑。在小编看来这事并不好笑，因为每一个认真学习的人都值得尊敬。艾佛特看到多多在他附近，一脸的“天助我也”。他答不出来多次向多多求助无果，最后只能答应教多多放映电影，多多这才传纸条给他，艾佛特也是一脸的可爱。他遵守诺言，手把手教多多如何操作放映机，看着电影院里的人跟随影片或哭或笑。多多非常开心，那时候还没有电视，天堂电影院里也会播送战争的消息，例如在战争中死亡的士兵名单，多多害怕从名单上看到父亲的名字，剪掉了这段。然而妈妈还是接到父亲战死的消息，她接受不了这个打击，哭得很伤心。天堂电影院是这个小镇唯一的一个电影院，每天都挤满了人，及时电影结束这些人依然恋恋不舍。甚至还有排了三个小时却看不到电影，在楼下苦苦哀求，艾佛特微笑地对多多说：我们来让这些人也能看到电影吧，艾佛特嘴里念着天灵灵、地灵灵，然后把放映机前的玻璃掀开，把电影投射到电影院外的楼上。大家高喊：谢谢你，艾佛特！
多多看着这一幕，眼里泛着神奇的目光。艾佛特让多多下去，和大家一起在广场开心地观看。然而没过多久，放映机的胶片由于温度过高，把机器烧着了，艾佛特赶紧去灭火，却倒在了放映室里。火势蔓延很快，整个天堂电影院都烧了起来。艾佛特好心让大家看电影结果却没有人去救他，大家伙迅速奔逃，而多多挺身而出，一个小孩子竟然如此的勇敢，冲进放映室。使出了吃奶的劲总算是把艾佛特拖救出来，天堂电影院被完全烧毁了，大家都在门口，垂头丧气。在人群中有个叫奇奇欧的也在场，他之前中过彩票，大家都传疯了。奇奇欧花重金重新修建，就这样新的天堂电影院诞生了，奇奇欧成为了老板。艾佛特眼睛被烧伤，整个小镇也就只有多多会放电影，奇奇欧支付他工资，让多多当放映员，说日子要快乐地过下去，大家沉浸在欢快的歌舞当中。
这一次多多没有剪掉吻戏，大家都在欢呼鼓掌。艾佛特来看多多，多多跑过去拥抱他。艾佛特说：如果你放弃了学业来当放映员，会毁掉你前途的。艾佛特就像多多的父亲教导着他“有一天你会接触到其他重要的东西，虽然我眼睛看不见，但我看得更清楚”。艾佛特抚摸着多多可爱的脸颊，手拿开，转眼间多多都已经长大成人。天堂电影院就是一个社会缩影，有人热泪盈眶，有人台词倒背如流，有青春少男坐在一排，看到刺激的画面，手做着活塞运动，还有人被暗杀。在这天堂电影院，小镇人们经历着酸甜苦辣，尽显人生百态。多多非常喜欢放映员的工作，有时候忘记吃饭，妈妈会带饭给他，有时候生病仍然在坚持，妈妈也会来照顾，跟世界上所有令人尊敬的母亲一样，这是一个好妈妈。
多多一有时间就开始尝试拍摄影片，昨天有个漂亮的姑娘吸引他的注意，多多同学都在议论这个新转来的女同学（银行长的女儿）。看到她不小心掉东西，谁都想抓住这个与她搭讪的好机会。多多抢先一步，你东西掉了姑娘，这个纯真的女孩叫埃琳娜，有着金色的长发蓝色的眼睛，嘴唇上还有一颗小美人痣。多多好几次想要表白，怎奈当站在艾琳娜面前却没有勇气说出口，决定用埃琳娜你总是让我朝思暮想，我好喜欢你。可接电话的却是埃琳娜的妈妈（说要报警），多多赶紧挂电话。艾佛特安慰多多，给他讲的一个士兵爱上公主的故事：有一天，国王为美丽的公主开设宴会，当公主经过一个站岗的士兵面前，这个士兵立马爱上了公主，他告诉公主没有你我活不下去。公主被他的深情感动，她告诉士兵“如果你能等我天，日日夜夜在阳台下等我，那么我就跟你在一起”，不管风吹日晒，鸟在他头上拉屎，还是蜜蜂叮他，士兵就这样坚持下去。然而等到第99天，士兵却走了。多多对这无言的结局感到失望，为什么士兵最后一天却走了，艾佛特让多多自己想。多多打算来教堂进行祷告，这时候他看到了埃琳娜，于是让艾佛特把神父拖住，自己进到神父的位置。这次他终于鼓起勇气跟艾琳娜告白：“你是我的初恋，我已经爱上你了。”埃琳娜说你很可爱，我喜欢你但不代表我爱你。多多没有放弃，他打算效仿士兵等公主，每晚下班后在艾琳娜的阳台外等候，如果艾琳娜打开窗户，就说明同意了。
不管刮风下雨，多多一直在坚持，从四月份等到十二月的新年夜，窗户一直都没开。多多失望地回到了放映室，然而埃琳娜却来了，她们终于在一起。两人开始甜蜜的约会，在野外用餐，在金色的麦田里追逐玩闹，一起过生日，真幸福。可惜好景不长，埃琳娜的行长父亲出来阻止他俩交往见面，他不想自己的女儿和多多这个穷小子交往，两人只能通过写信互表心意。埃琳娜的父母甚至通过搬家进行阻挠，多多和艾琳娜约定到天堂电影院，想要一起私奔。左等右等都没来，多多让艾伯特暂时替自己看管放映室（这期间埃琳娜来了，两人完美地错过）。自己开车到埃琳娜家，一路上跌跌撞撞，车都撞坏了。他拼命地敲门喊着埃琳娜的名字，可惜无人回应。而多多也接到通知去服兵役，他不停地打电话寻找埃琳娜，可惜杳无音信，两人失去联系。
当多多服完兵役回来的时候，天堂电影院已经更换的放映员，多多找来艾伯特在海边散步聊天，他问艾佛特有没有艾琳娜的消息，艾伯特回答没有人知道她在哪里，或许这是上天的安排，每个人都只是在追逐一颗星星。多多说，我知道士兵为什么在第99天离开，因为他害怕公主不守承诺，自己就会伤心难过，第99只离开否则会让公主永远惦记他。艾伯特建议多多离开这里，离开这个小镇。生活和电影不一样，生活难多了，你如此年轻世界是你的，去追寻你最初的梦想吧。多多和妈妈妹妹告别，艾佛特告诉他不准回来，不准想我们，不管做什么工作你都要像热爱放映机一样。多多坐上了开往罗马的火车，转眼间30年过去了，多多成为了一位著名的电影导演。他接到艾伯特去世的消息，再次回到了阔别30年的小镇，妈妈听到动静知道是儿子回来了，织毛衣的线还没来得及放好，一直被扯到楼下，妈妈拥抱了他。30多年来把多多的房间都打扫干净，把他喜欢的电影海报保存好，并且30多年来每晚都没有锁门还把钥匙插在门上。希望多多回来的时候，家门一直为他敞开，就是令人感动的妈妈。
另一方面，多多参加了艾伯特的葬礼，途经天堂电影院，破旧不堪，昔日的老板奇奇欧告诉多多，因为经济因素有了电视，录像带和电影变成了回忆，市政府买下来做停车场，星期六炸毁，多多走进了天堂电影院，这里面布满了蜘蛛网以及珍贵的回忆。多多热泪盈眶，他来到一间酒吧，有人认出他就是大导演找他签名，他看到门外有个跟艾琳娜年轻时一模一样的人，多多猜想她可能是埃琳娜的女儿。果不其然，埃琳娜迫不得已接受父母的安排嫁给波奇亚，就是开头5乘以5不会算的那个人也是个奇奇欧的儿子。埃琳娜依然很美，多多问她为什么之前约定在电影院见面没有去？你知道我已经等你30年了？埃琳娜眼含热泪说她被她父亲阻拦迟到了，但还是去了天堂电影院的放映室，只有艾佛特一个人。并且给多多留下纸条上面有写信的联系地址，而艾佛特不仅没告诉多多埃琳娜来过，还欺骗埃琳娜说多多要跟她分手，多多说30年来我无时无刻不在想念你，艾琳娜留下了眼泪，知道真相的两个人疯狂的拥抱在一起，度过了一个温存的夜晚。第二天艾琳娜告诉多多就当昨晚我们做了一个甜蜜的梦吧。毕竟埃琳娜已经有了家庭，不打扰是我最后的温柔。
天堂电影院就要炸毁了，小镇的人们都来送它一程。随着几声爆破，天堂电影院就像《海上钢琴师》的那条船被炸毁了。老板奇奇欧悲痛万分，电影，是上帝留在人间的天堂，、。最后，多多导演的影片获得大奖，但他好像不怎么开心，他播放起艾佛特留给他的影片。那是小时候，多多一直想要的被剪辑掉的吻戏。为什么艾佛特要拆散多多和艾琳娜？换做普通人，可能会痛恨艾伯特，可多多终于理解了，一方面是门当户对的问题，强扭的瓜不甜，另一方面是因为艾佛特让他放下爱情，鼓励他去看看外面的世界，追寻最初的梦想—成一个大导演。
多多从小一直很聪明，艾佛特不会让一个小镇束缚他的羽翼，不会让个人的小爱情去埋没多多，属于世界的才华，多多最终也凭借自己的努力成为一个伟大的导演。艾佛特让多多明白了人活着的真正意义，那就是实现自我的价值，为社会进步贡献力量，个人的儿女情长以及种种的欲望都是自私的，不要过分纠结，而是应该有更大的胸怀，当你尝遍的天堂电影院人生般的酸甜苦辣，那么你会知道，为大家创造快乐，为人类的进步和幸福贡献出自己的一份力量，那将是活在世界上真正有价值、有意义的事。如此看来，艾佛特这个忘年之交反而是伟大的。
