Die zentrale Beziehung im Herzen von „Past Lives“ besteht zwischen Nora, geborene Na Young (Greta Lee, „Russian Doll“), und Hae Sung (Teo Yoo, „Love to Hate You“). Die beiden waren in ihrer Kindheit beste Freunde und wuchsen in Südkorea auf, und in ihren Teenagerjahren herrschte offensichtlich eine Art Anziehung zwischen den beiden, auch wenn sie es nicht ganz verstanden hatten. Doch der Gedanke, dass sie die Entwicklung dieser Gefühle weiterhin miterleben könnten, wird zunichte gemacht, als Noras Familie plötzlich nach Kanada zieht und damit ihre Freundschaft beendet.
Ein Dutzend Jahre vergehen, und Nora ist nach New York gezogen, um Dramaturgie zu studieren. Mittlerweile ist Hae Sung kürzlich vom Militärdienst zurückgekehrt und hat eine Beziehung mit einer Frau begonnen, obwohl er immer noch zu Hause lebt und sich ziemlich unsicher ist, wo er in seinem Leben steht. In den 2010er-Jahren finden sich Nora und Hae Sung zufällig auf Facebook wieder und beginnen, regelmäßig Skype-Anrufe zu führen, die immer intimer und persönlicher werden und nicht nur ihre Kindheitsverbindung wieder aufleben lassen, sondern diese auch sehr schnell sehr weit vorantreiben. Aus Angst vor der Distanz und der Geschwindigkeit, mit der die beiden näher zusammenwachsen, beschließt Nora, dass es das Beste ist, jegliche Kommunikation mit Hae Sung abzubrechen. Sie macht sich auf den Weg zu einem Schriftsteller-Retreat und trifft dort zufällig ihren Schriftstellerkollegen Arthur (John Magaro, „First Cow“). Die beiden verlieben sich und heiraten.
Ein weiteres Dutzend Jahre vergehen. Nora und Arthur sind glücklich verheiratet, aber der frischgebackene Single Hae Sung gibt bekannt, dass er für eine kurze Reise nach New York unterwegs ist. Nora weiß tief in ihrem Inneren, dass diese Reise ausschließlich dazu dient, dass er sie sieht, und sie müssen sich mit ihren früheren Gefühlen füreinander auseinandersetzen, ob diese Gefühle noch bestehen und wie sie – wenn überhaupt – sie verbinden können.