Los Angeles, março de 1928. Christine Collins, uma mãe solteira, se despede de Walter, seu filho de 9 anos, e parte rumo ao trabalho. Ao retornar descobre que Walter desapareceu, o que faz com que inicie uma busca exaustiva. Cinco meses depois a polícia traz uma criança, dizendo ser Walter. Atordoada pela emoção da situação, além da presença de policiais e jornalistas que desejam tirar proveito da repercussão do caso, Christine aceita a criança. Porém, no íntimo, ela sabe que ele não é Walter e, com isso, pressiona as autoridades para que continuem as buscas por ele.