Telly Paretta (Julianne Moore) vive atormentada pelas memórias do filho de oito anos que perdeu num acidente de aviação. Inconsolável, luta diariamente contra o desespero, enquanto a relação com o marido Jim (Anthony Edwards) se desmorona. Inesperadamente, Telly é informada pelo seu psiquiatra, Dr. Munce (Gary Sinise), que o seu filho nunca existiu, que ela fabricou oito anos de memórias falsas, encontrando-se num estado de alucinação. Estupefacta, procura provas da existência do filho - fotografias, filmes caseiros, livros. Mas tudo desapareceu... Telly convence-se que está a enlouquecer, até que conhece Ash (Dominic West), o pai de outra criança vítima do mesmo acidente de aviação. Juntos, embarcam numa busca obsessiva para provarem a existência dos filhos e demonstrarem a sua sanidade.