Habitant la ville qui porte son nom, Paterson conduit chaque jour son bus dans les rues de Paterson, ville ouvrière du New Jersey mais aussi berceau de nombreux talents artistiques. Il écrit des poèmes sur son carnet secret, que son amie Laura l'encourage à publier. Chaque soir, il se rend au bar de son quartier en laissant leur bouledogue à la porte. Une semaine passe ainsi avec Laura qui cherche sa voie, entre cupcakes et guitare country, et Paterson qui rédige ses poèmes inspirés par son quotidien et ses rencontres...