La bibliotecaria Chloe Sampson lleva tiempo luchando por cuidar de sus tres hermanos menores desde que su madre se fue y los dejó solos. Está a punto de llegar al límite de sus fuerzas cuando se topa con una edición rara de un libro de los años sesenta. Intrigada, Chloe examina el ejemplar y encuentra unas notas garabateadas en los márgenes, intercambiadas por dos jóvenes amantes cuando todavía era nuevo. No tiene dudas de que se trata de una señal del destino y se lo lleva a casa. Cuando le habla a su vecino cascarrabias sobre el libro que ha encontrado, se sorprende de que este se ofrezca a comprarlo por una suma exorbitante. ¿Acaso él es uno de los enamorados? Pronto, descubre que no es el único libro antiguo de la ciudad con notas románticas en los márgenes. Esto da inicio a una búsqueda del tesoro literaria que Chloe está decidida a llevar a cabo hasta el final.

La biblioteca de los corazones prestados es un homenaje a los libros y al poder transformador de la literatura.