Adapté du roman de Jonathan Safran Foer par Eric Roth (L'Etrange histoire de Benjamin Button), le film suit Oskar Schell, un garçon surdoué de neuf ans dont le père est mort lors des attentats du 11 septembre. Avant sa disparition, Oskar reçu une mystérieuse clé de sa part. C'est alors qu'il décide d'arpenter tout New York avec la ferme intention de trouver la serrure qui ira avec cette fameuse clé.