로마에서 지명도 있는 영화감독으로 활동하고 있는 토토는 어느날 집에서 영사기사인 알프레도의 부음을 전해 듣는다. 2차대전 직후인 시칠리아 섬의 작은 마을에는 작은 광장에 위치한 '시네마 파라디소'라는 낡은 영화관이 있다. 어린 토토는 학교 수업이 끝나면 성당으로 가서 신부님의 일을 돕는다. 토토는 이일을 좋아하지 않지만 영화를 볼 수 있다는 이유로 매달리고 있다. 이 마을 영화관에서 상영되는 작품은 모두 신부의 검열을 거치게 되는데 그 기준이 무척 엄격하다.
토토의 어머니는 어려운 살림살에에 따른 스트레스로 토토를 항상 꾸짖느다. 영사기사인 알프레도는 토토를 귀여워하지만 토토가 자신에 대해 관심을 갖지 못하도록 하려 한다. 그는 누구보다 영사기사의 어려움과 외로움을 잘 알기 때문이다. 하지만 알프레도는 토토의 출입을 막을 수가 없었고 필름실의 화재를 근심하여 토토에게 주의시키곤 하는 것이 최선이었다. 세월이 흐를수록 두 사람 사이의 사랑은 깊어져 알프레도는 토토의 아버지같은 존재가 되어버렸다.
그는 토토에게 영사기술을 가르쳐주고 엘레나와 사랑에 빠졌을 때는 고민도 들어주고 진로도 상담해 주면서 토토가 진심으로 잘 되기를 소망했다. 하지만 미래를 위해 알프레도는 토토를 마을에서 떠나 보낸다. 이제는 유명한 영화감독이 되어 알프레도의 장례식에 참석하기 위해 돌아온 어른 토토. 이제는 할머니가 되어버린 엘레나와도 재회를 하고 알프레도가 남긴 마지막 필름 한통을 들고 영사실로 들어선다.
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