เรื่องราวโรแมนติกสุดอบอุ่นที่เล่าถึงการเดินทางของความรักและการเติบโตทางอารมณ์ เหยียนหนิง (นำแสดงโดย เฉิงจินหมิง) หญิงสาวที่มีนิสัยดี สดใสร่าเริง แต่ขาดความมั่นใจในการเข้าสังคม และมักพูดไม่เก่ง เธอแอบหลงรัก เซินจือโจว (นำแสดงโดย เหมิงเอิน) ชายหนุ่มผู้สง่างามแต่เย็นชา แม้ว่าเธอจะพยายามสารภาพความรู้สึกหลายครั้ง แต่กลับถูกปฏิเสธอย่างไร้ความปราณี
หลังจากเผชิญการปฏิเสธครั้งแล้วครั้งเล่า เหยียนหนิงจึงตัดสินใจที่จะก้าวผ่านความรู้สึกนี้ โดยหันมาใช้วิธีจิตบำบัดเพื่อเยียวยาหัวใจของตัวเอง ด้านเซินจือโจว ชายหนุ่มที่ไม่เชื่อในความรักเนื่องจากประสบการณ์ที่เคยสูญเสียเพื่อนสนิทเพราะความรัก จึงปิดกั้นตัวเองจากความสัมพันธ์ แม้ว่าในใจลึก ๆ เขาอาจมีความรู้สึกบางอย่างต่อเหยียนหนิง
จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นเมื่อทั้งสองถูกเชิญให้เข้าร่วมรายการทีวีชื่อดัง “นัดดารา” การพูดคุยในรายการนี้ทำให้ทั้งคู่เริ่มเปิดเผยความรู้สึกของตัวเอง และเริ่มเข้าใจถึงความสำคัญของความรักในชีวิต เซินจือโจวเริ่มตระหนักว่าการหลีกเลี่ยงความรักไม่ได้ช่วยแก้ไขความเจ็บปวดในอดีต
“กาลครั้งหนึ่งของหัวใจ” ถ่ายทอดความสัมพันธ์ที่ค่อย ๆ เติบโต พร้อมทั้งสอดแทรกแง่คิดเกี่ยวกับการยอมรับและการก้าวข้ามความกลัวในใจ เพื่อค้นหาความสุขในความรัก