Los Ángeles, marzo de 1928. Un precioso sábado por la mañana en un barrio obrero, Christine Collins (la oscarizada Angelina Jolie), madre soltera, se despide de Walter, su hijo de nueve años, para acudir a su trabajo de operadora telefónica. Pero cuando Christine regresa a su casa, se enfrenta a la peor pesadilla de cualquier madre: su hijo ha desaparecido.

Lo denuncia ante la policía y empieza una minuciosa e infructuosa búsqueda. Walter ha desaparecido sin dejar rastro. Sin embargo cinco meses después, aparece otro niño que asegura ser su hijo. La policía, a la que le vendrá muy bien la publicidad que surgirá de un reencuentro público, le entrega el niño. Christine, aturdida por los fotógrafos, los reporteros y la policía, acaba llevándoselo a casa a pesar de saber que no es su hijo Walter.

Christine no se rinde e insiste en que la policía siga buscando a su verdadero hijo, pero pronto descubre que, en la época de la Prohibición en Los Ángeles, una mujer no se enfrenta al sistema y sobrevive para contarlo. Acusada de desequilibrada y de ser una madre irresponsable, encuentra un aliado inesperado. Se trata del reverendo Gustav Briegleb (John Malkovich), que la ayuda a luchar contra la municipalidad y a buscar a su hijo.

A pesar de un departamento de policía corrupto que cuestiona su salud mental y de un público escéptico deseoso de ver un final feliz, Christine no deja de buscar respuestas. Esta valiente mujer acabará convirtiéndose en una heroína de los pobres y los oprimidos, que habían sido maltratados e ignorados sistemáticamente por la policía de Los Ángeles. Ahora, una mujer ha decidido seguir adelante hasta encontrar a su hijo, a menos que los encargados de protegerla y ayudarla la silencien para siempre.