Irlande, 1952 : Philomena Lee, encore adolescente, tombe enceinte. Considérée comme une « femme déchue », elle est envoyée au couvent de Roscrea. Alors que l’enfant est encore un nouveau-né, il est arraché aux mains de sa mère pour être adopté par des américains. Philomena passe les quinze années suivantes à essayer de le retrouver, en vain. Elle rencontre ensuite Martin Sixsmith, un journaliste désabusé, aussi cynique qu’elle est naïve. Ensemble, ils partent pour l’Amérique, au cours de ce voyage ils découvriront l’extraordinaire vie du fils de Philomena et tisseront une relation à la fois drôle et profondément émouvante.