결혼 비디오 촬영기사, 춘희(심은하 분). 결혼식 촬영 때마다 마주치는 보좌관, 인공(안성기 분)을 남몰래 사랑하는 스물 여섯의 여자이다. 그녀의 방에 갑자기 들이닥친 남자, 철수(이성재 분). 마지막 휴가를 함께 보내려고 애인인 다혜(송선미 분)의 방을 찾았지만 그녀는 이미 그 방을 떠나고 없다. 철수는 다혜를 만나기 위해 그 방에 눌러 앉고, 춘희는 혼자만의 공간에 침범한 철수가 싫다. 철수는 다혜를 만나지만 그녀는 다른 사람과의 결혼을 앞두고 있다. 춘희는 그런 그가 안쓰럽다. 누군가를 사랑한다는 것은 아프다는 것을 그녀는 알고 있기 때문이다. 하지만 철수는 그녀가 사랑을 모른다고 생각한다. 그가 생각하는 사랑은 체온을 나누는 현실이기 때문이다. 춘희가 매일 밤 무엇인가를 끄적이고 있는 것을 본 철수는 춘희의 글을 훔쳐 읽는다. 그녀가 누군가를 혼자 사랑하고 있다는 것을 알아챈 철수는 그녀의 사랑방식이 탐탁지 않다. 그녀의 사랑은 기다림만 있을 뿐, 어떤 진전도 없다. 철수는 그녀의 글 속으로 들어가 그녀의 사랑을 바꾸려 한다. 춘희는 인공을, 철수는 다혜를 그리며 함께 "미술관 옆 동물원"이라는제목의 시나리오를 써 나간다. 그 속에서 철수가 그리는 다혜는 점점 춘희를 변화시키고, 춘희가 그리는 인공은 철수를 변화시킨다.