Philomena (Judi Dench) oli vasta teini-ikäinen tultuaan raskaaksi vuoden 1952 Irlannissa. Langenneena naisena Philomena lähetettiin luostariin, jonka nunnat toimittivat hänen poikansa Yhdysvaltoihin adoptoitavaksi. Menettämättä koskaan uskoaan, etsi Philomena lastaan viidenkymmenen vuoden ajan – turhaan. Yhdessä elämään kyllästyneen toimittajan Martinin (Steve Coogan) kanssa Philomena lähtee Amerikkaan matkalle, joka muuttaa kaiken.