爱情喜剧电影《全球热恋》，讲述一位母亲和她三个成年女儿各自的爱情挣扎。每个女人本身都有一个成就，除了爱情直至她们在北京、悉尼，以至月球上遇上一段新恋情。

Mary妈失去丈夫，从国外回到北京，为三个女儿的幸福着急。身为航天员的大女儿Rose(刘若英饰)，独立能干，就是有些好胜。经过多年来苦侯，终于获得首个太空任务，竟被编派与前度情人Michael(郭富城饰)一起执行。两人困在狭窄太空舱中的尴尬，飘浮把握不着的岂止是无重的身体，不斗气不成冤家，无重状态下冲突的情景固然惹笑，但绝男狠女的戏谑和太空中不明的危险，同样使人惧怕。究竟怎样才能完成任务，安全着陆。

二女儿Lily(桂纶镁饰)身在澳洲悉尼，患有洁癖──说穿了就是承受不起感情创伤。心理医生开出以情治伤的治疗方案，Lily怀着信心一试之下，竟遇上了垃圾男Johnny(陈奕迅饰)，这也未免太滑稽，太困难了，难道戏还没开唱就要谢幕，Lily和Johnny互生的好感和一再的相遇，促使他们勇敢的约会起来。不过误会锲而不舍，隔在他俩中间的并非清洁剂及消毒药水，而是各自自卑的心理障碍。

与Mary妈同住屋檐下的小女儿牡丹(Angelababy饰)也不省心，虽然她已是偶像级人气明星，但星途殊不顺意，因为她已经三次蝉联金扫帚奖的最烂女主角。誓要奋发雪耻的她，决定伪装成baby_cafe咖啡厅待应，以汲取真实经验。在咖啡厅，她认识了有才情的穷小子闻风(井柏然饰)，两人发展起来，牡丹却被剧组追人开拍《月满夜巴黎》。两个人的现实世界突然起了冲突，这段看似童话般的爱情会有怎样的结局。