Alta fidelidad narra la crisis de la mediana edad de Rob Gordon, dueño de una tienda de Chicago que solo vende discos antiguos de vinilo y que está a punto de quebrar. Rob es un verdadero fanático de la música, pasión que comparte con sus amigos Barry y Dick, quienes también son sus empleados. Rob tiene una relación sentimental intermitente con Laura, quien lo dejó hace poco por alguien más. Debido a esta nueva ruptura, Rob se da a la tarea de analizar sus cinco rupturas sentimentales más dolorosas, ya que tiene la extraña manía de evaluarlo todo en función de su "Top 5". Este ejercicio lo lleva a reencontrarse con la mayoría de sus ex novias, buscando entender el por qué de sus fracasos amorosos, para así reinventarse y reconquistar el amor de Laura.
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