Film ini menceritakan lika-liku perjalanan cinta seorang penulis bernama Dika (Raditya Dika). Dika meyakini bahwa tidak ada cinta yang abadi atau dalam istilah yang ia buat cinta bisa kadaluarsa. Pengalaman cinta terakhir yang ia alami adalah bersama salah seorang mantannya bernama Nina (Pamela Bowie) yang berakhir setelah enam bulan. Dika pun seringkali meminta nasihat kepada agennya yang bernama Kosasih (Soleh Solihun). Kosasih sendiri tengah menjalin hubungan dengan Wanda (Tyas Mirasih) yang hobi belanja barang-barang branded. Dika merupakan seorang penulis buku berjudul Cinta Brontosaurus yang judulnya terinspirasi dari mainan dinosaurus milik adiknya. Buku tersebut tidak laris atau malah tidak ada pembaca sama sekali. Saat Dika melakukan dialog interaktif, penonton yang datang sangat sedikit dan tidak ada yang tertarik dengan buku tersebut.
Suatu sore, Dika bertemu dengan seorang
gadis bernama Jessica (Eriska Reinisa) di sebuah restoran jepang.
Ternyata, Jessica juga memiliki jalur pemikiran yang aneh sama seperti
Dika. Mereka akhirnya berpacaran setelah melakukan pendekatan yang
terbilang cukup aneh seperti makan mie instan di atas atap SPBU dan
berwisata di kebun binatang. Saat Dika mengunjungi rumah Jessica, ia
bertemu dengan ibunya (Meriam Bellina) yang merupakan pencinta monyet.
Jessica sendiri tertarik dengan keluarga Dika yang unik dan senang
bercanda. Ia merasa Dika adalah sosok laki-laki yang pas untuk menjadi
pacarnya. Di sisi lain, Dika mendapat tawaran dari salah seorang
produser film untuk memfilmkna novel Cinta Brontosaurus. Dika pun
semangat menulis naskah filmnya sampai ia diundang menyaksikan premiere
film produser tersebut. Film-film yang diproduserinya berbau horror
karena ia menganggap genre horror sedang naik daun di Indonesia.
Hubungan Dika dan Jessica berjalan baik
selama kurang lebih lima bulan hingga mereka menghadiri pesta pernikahan
Kosasih dan Wanda. Saat ditanya temannya kapan ia akan menikah, Dika
menjawab kalau cinta dapat kadaluarsa. Jawaban tersebut sangat membuat
Jessica kecewa dan membuat ia berubah serta mulai bertingkah
menyebalkan. Mereka akhirnya mengakhiri hubungan mereka. Tidak hanya itu
kesialan yang dialami Dika, ternyata Kosasih menyetujui keputusan pihak
produser untuk mengubah judul film yang dibuat menjadi Hantu Cinta
Brontosaurus dengan imbalan tiga kali lipat. Dika yang mengetahui hal
tersebut langsung mendatangi rumah Kosasih dan meluapkan emosinya. Ia
mengencam tidak ingin lagi berteman dengan Kosasih.
Dika akhirnya sadar kalau dia membutuhkan
pasangna hidup setelah ia melihat pamannya meninggal dan tidak pernah
menikah karena terlalu pemilih. Saat pamannya meninggal, hanya sedikit
orang yang datang mendoakan. Dika memutuskan untuk datang dan menemui
Jessica. Sebelum itu, Kosaih mendatangi Dika dan mengabarkan bahwa ia
membatalkan kontrak film dengan produser dan mereka pun kembali menjadi
teman akrab. Sialnya, Dika menabrak Richard, monyet kesayangan keluarga
Jessica, hingga monyet tersebut cacat. Jessica dan ibunya sangat
membenci Dika atas kejadiantersebut. Setelah bertemu mantan pacar sebelumnya, Nina, Dika pun kembali bersemangat untuk meminta maaf dan meminta Jessica kembali menjadi pacarnya. Jessica menyetujuinya setelah mendengarkan penjelasan Dika.
