An 1500. Tomas, conquistador, est envoyé par la reine Isabel dans le nouveau monde pour localiser la Fontaine de jouvence. Au cours de sa quête, il perd tous ses hommes avant d'être confronté à un puissant guerrier lui bloquant le passage. An 1999. Tommy, scientifique, travaille d'arrache-pied sur un remède à toutes les formes de cancer. Grâce à l'utilisation d'extraits d'un arbre d'Amazonie, il fait rajeunir l'un de ses cobayes, un singe atteint d'un cancer du cerveau. Pour Tommy, l'espoir renaît : il a peut-être enfin les moyens de guérir sa femme Izzy, rongée par un cancer. An 2500. Tom, astronaute, transporte l'Arbre de vie, mourant, dans son vaisseau vers la nébuleuse Xibalba. Tomas, avant son départ, avait hésité à assassiner le Grand Inquisiteur qui voulait provoquer la chute de sa reine. Les recherches de Tommy stagnent, tandis que la maladie d'Izzy progresse. Elle lui confie alors son manuscrit, "The Fountain", pour qu'il le lise et l'achève après sa mort. Tom souffre d'hallucinations et entrevoit le fantôme de sa femme. Alors que l'équipe de Tommy fait une découverte miraculeuse, Izzy meurt. L'Arbre de vie ne survit pas au voyage spatial, Tom entreprend de terminer le manuscrit. Il intervient pour que Tomas atteigne l'Arbre de vie, qui le transforme en plante. Le vaisseau de Tom arrive à Xibalba à l'instant où l'étoile implose. Sur la tombe d'Izzy, Tommy lui dit adieu.