Die junge Philomena (Sophie Kennedy Clark) wächst in den 50er Jahren in einem irischen Kloster auf. Nachdem sie nach einer kurzen Liebelei schwanger wird, nehmen ihr die Nonnen das eigene Kind weg und lassen Philomena im Kloster als billige Arbeitskraft zur Buße schuften. Erst 50 Jahre später vertraut sie ihre Geschichte ihrer um einiges später geborenen Tochter an.
Diese lernt durch Zufall auf einer Party den ehemaligen Journalisten Martin Sixsmith (Steve Coogan) kennen, der plant ein Buch zu schreiben. Von Philomenas (Judi Dench) Geschichte will er zunächst eigentlich gar nichts wissen, trifft sich dann aber doch mit ihr. Sie schildert ihm die Ereignisse, die nunmehr ein halbes Jahrhundert zurückliegen – und er ist gerührt. Gemeinsam reisen sie zu dem Kloster, wo sie keinerlei nützliche Hinweise erhalten, bekommen dafür im örtlichen Pub eine Information, die sie auf ihrer Suche nach Anthony, Philomenas Sohn, in die USA führt…
