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Peter Bretter es un compositor que está hecho polvo desde que Sarah Marshall, su novia durante cinco años, le abandona. Su medio hermano Brian le sugiere que se vaya de viaje a Hawai para levantar el ánimo. A Peter le gusta la idea y viaja a un centro turístico en la isla de Oahu pero tan pronto como termina de registrarse en el hotel, ve a Sarah con su nuevo novio, el rockero británico Aldous Snow. Peter vuelve a hundirse en la miseria, y solo consigue levantar la cabeza gracias a Rachel, una empleada del hotel.