De amerikanske veninder Vicki og Cristina er på ferie i Barcelona. På et galleri møder de den charmerende kunstnerboheme José Antonio, der uden omsvøb tilbyder både sightseeing og sex. Cristina lader sig hurtigt friste, og langsomt tør den forsigtige Vicki op og overgiver sig til den varmblodede spanske passion. Vicki og Cristinas ferie forvandles til en sanselig rejse, hvor tiltrækning og temperament kulminerer i en overophedning af begær og disharmoni, da ex-konen Maria Elena gør sin dramatiske entré. "Vicki Cristina Barcelona" er en finurlig og livsbekræftende hyldest til flirten og passionen og ikke mindst til byen Barcelona.