Tác phẩm đan xen nhịp nhàng giữa hai mốc thời gian quá khứ và hiện tại trong cuộc đời của cậu học trò tên Thư. Thuở nhỏ, Thư luôn đắc ý vì sự thông minh tinh quái của mình và thường xuyên trêu chọc, bắt nạt cô bạn hàng xóm Tiểu Li. Thế nhưng khi trưởng thành và bước vào ngưỡng cửa cấp ba, cậu lại rơi vào cảnh lúng túng, bối rối trước Việt An, cô bạn học cùng lớp mà Thư thầm thương trộm nhớ. Bộ phim tái hiện những kỷ niệm trong sáng của thời áo trắng với những trò nghịch ngợm học trò, sự bỡ ngỡ của rung động đầu đời cùng những tình huống dở khóc dở cười giữa hai người bạn trẻ. Cô Gái Đến Từ Hôm Qua thuộc thể loại lãng mạn hài hước có thời lượng 124 phút do đạo diễn Phan Gia Nhật Linh thực hiện. Phim có sự góp mặt của các diễn viên Ngô Kiến Huy, Miu Lê, Hoàng Yến Chibi và Jun Phạm.