Los Angeles, março de 1928. Em uma bela manhã de sábado num bairro de classe operária, a mãe solteira Christine Collins se despede do filho de nove anos, Walter, e sai para trabalhar como telefonista. Quando ela volta, se depara com o pior pesadelo de uma mãe: seu filho desapareceu.

Uma busca exaustiva e infrutífera tem início, até que, cinco meses depois, uma criança é trazida pela polícia, ávida em tirar proveito de um suposto reencontro entre mãe e filho. Atordoada pela quantidade de policiais, jornalistas e fotógrafos presentes – e por suas próprias emoções –, Christine é convencida a levar o menino para casa. Mas no fundo ela sabe que ele não é seu filho Walter.

À medida em que ela pressiona as autoridades para continuar a procurar por seu filho, Christine aprende que na Los Angeles da era das proibições, mulheres não desafiam o sistema e vivem para contar sua história.