Film While We're Young berpusat pada Josh dan Cornelia Srebnick, pasangan suami istri paruh baya yang tinggal di New York City. Pernikahan mereka sedang tidak stabil.

Josh adalah seorang pembuat film dokumenter yang sudah 10 tahun berkutat di tahap pascaproduksi filmnya tentang intelektual kiri bernama Ira Mandelstam. Ironisnya, ia tidak mau melibatkan Cornelia, yang juga seorang produser, dalam proyek tersebut.

Suatu hari setelah mengajar di kampus, Josh didekati pasangan muda generasi milenial, Jamie dan Darby Massey. Mereka mengajak Josh dan Cornelia makan malam. Jamie mengaku penggemar karya Josh dan juga karya ayah mertua Cornelia, Leslie Breitbart, yang merupakan dokumenteris ternama.

Josh langsung terpukau dengan gaya hidup Jamie dan Darby yang santai, bebas, dan anti-mainstream. Perlahan, ia dan Cornelia mulai sering menghabiskan waktu bersama mereka dan ikut larut dalam gaya hidup bohemian yang terasa segar dibanding rutinitas mereka.

Jamie yang juga bercita-cita jadi pembuat film mulai berdiskusi intens dengan Josh soal proyek masing-masing. Ia terinspirasi membuat film tentang reuni dengan teman SMA yang ia temukan lewat Facebook.

Mereka bahkan mengajak Josh dan Cornelia ke upacara ayahuasca yang penuh pengalaman halusinatif. Dalam momen yang kacau itu, batas-batas emosional mulai kabur.

Jamie dan Josh akhirnya menemukan teman lama tersebut, Kent Arlington, yang sedang dirawat di rumah sakit setelah percobaan bunuh diri. Terungkap bahwa Kent pernah terlibat dalam tragedi saat bertugas di Afghanistan, membuat proyek film Jamie berubah menjadi cerita yang jauh lebih besar dan sensitif.

Sementara itu, Josh mencoba menawarkan film dokumenternya sendiri kepada calon investor hedge fund, namun gagal menarik minat. Ia pun meminta pendapat Leslie.

Kritik dari sang mertua memicu pertengkaran lama, termasuk soal ketidakmampuan Josh dan Cornelia memiliki anak dan rasa kecewa Josh terhadap dirinya sendiri. Film ini menggambarkan benturan idealisme, ego, dan ketakutan menjadi 'ketinggalan zaman' di tengah generasi yang terasa lebih berani dan fleksibel.