En Dia de San Valentín veremos cómo se cruzan varias historias durante en el transcurso del día: una oficial del ejército (Julia Roberts) que abandona Iraq y que viaja hasta Los Ángeles en un vuelo en el que también va un homosexual (Bradley Cooper), siendo la pareja de éste un jugador de fútbol americano que aún no ha salido del closet.

El dueño de una floristería (Ashton Kutcher) que le propone matrimonio a su chica (Jessica Alba) y que, sin embargo, se percata de que está enamorado de una amiga cercana (Jennifer Garner) cuyo novio está en realidad casado.

Una jubilada (Shirley MacLaine) que le desvela a su marido que mantuvo un largo romance con otra persona; una mujer (Anne Hathaway) que trabaja en la agencia de talentos más importante de la ciudad y que está saliendo con un empleado de una oficina de correos.

Finalmente, una desafortunada publicista (Jessica Biel) que no tiene con quién estar el Día de San Valentín.