Oskar (Thomas Horn) est persuadé que son père (Tom Hanks), décédé le 11 septembre lors de l'attaque du World Trace Center, lui a laissé un dernier message quelque part dans la ville. Se sentant coupé de sa mère endeuillée (Sandra Bullock) et animé d'un esprit en ébullition qui refuse de croire aux choses non tangibles, Oskar écume la ville de New York en quête de la serrure correspondant à la clef mystérieuse trouvée dans les choses de son père. Son périple dans les cinq arrondissements l'amène à dépasser son sentiment de perte et lui procure une compréhension plus vaste du monde observable qui l'entoure.