Der andere Liebhaber erzählt die Geschichte von Chloé (Marine Vacth), einer jungen Frau, die nicht in der besten psychischen Verfassung ist. Geplagt von Depressionen sucht sie einen Psychotherapeuten auf, in den sie sich auch prompt verliebt: Paul (Jérémie Renier). Ihr Leben nimmt in seiner Gesellschaft eine Wendung zum Besseren. Ein paar Monate später, als die beiden zusammengezogen sind, entdeckt Chloé jedoch, dass Paul einen Teil seiner Identität vor ihr verborgen gehalten hat.