В центре истории - 17-летний Генри Пейдж, парень, увлеченный идеями большой любви и романтики, но сам еще не испытавший настоящих чувств. Его жизнь тесно связана со школьной газетой, где он активно участвует. Все меняется с приходом в школу новой ученицы - Грейс Таун. Ее загадочность и необычная история сразу привлекают внимание Генри. Он начинает видеть в ней ту самую единственную, которая может стать его великой любовью.
Генри стремится узнать больше о Грейс, их общение набирает обороты, и он постепенно погружается в водоворот чувств. Однако Грейс скрывает от него свою тайну - она пережила трагедию, которая навсегда изменила ее взгляды на жизнь и любовь. Их отношения развиваются на фоне школьных событий, где Генри занимает пост президента клуба любителей романтики, а Грейс пытается найти свое место в новом коллективе.
По мере того как Генри все глубже погружается в мир чувств, он сталкивается с трудностями понимания истинной природы отношений. Его идеализированные представления о любви начинают рушиться перед лицом реальности, которую представляет Грейс. Их связь становится испытанием для обоих: Генри учится принимать любовь такой, какая она есть, а не той, какой он ее себе представлял, в то время как Грейс открывает для себя возможность вновь чувствовать и доверять.
Фильм "Химические сердца" исследует темы первой любви, взросления и самоидентификации через призму сложных отношений между двумя подростками. Генри и Грейс вместе переживают уроки, которые заставляют их взглянуть на жизнь по-новому, открывая перед ними новые горизонты чувств и самопознания.