Chúng Ta Không Thể Ở Bên Nhau xoay quanh câu chuyện của Thang Vi Vi, một người đã đánh mất hy vọng vào tình yêu. Cuộc đời cô bất ngờ thay đổi khi có một cuộc gặp gỡ dở khóc dở cười với thực tập sinh Lê Thứ. Khi Thang Vi Vi đang tận hưởng niềm hạnh phúc này thì phát hiện ra Lê Thứ lại là em trai của người yêu cũ đã qua đời, và xuất hiện với mục đích trả thù. Sau khi gỡ bỏ mọi hiểu lầm, mặc dù tình cảm vẫn còn, nhưng cả hai quyết định chia tay. Nhiều năm sau, khi tình cờ gặp lại, họ chỉ mỉm cười nhìn nhau, để lại những cảm xúc dạt dào trong lòng.