Saroo, 5 ans, est assis dans une gare en Inde. Guddu, son grand frère qu'il adore, le laisse sur un banc en lui disant qu'il revient dans quelques minutes. Il ne le reverra plus, se retrouvant entraîné très loin de sa famille. Désormais âgé de 25 ans, le jeune homme vit en Australie. Il a été adopté par Sue et John, des parents aimants. Alors que sa vie part sur de bons rails, il se demande ce qu'il est advenu de sa famille biologique. Accompagné de Lucy, dont il est tombé amoureux, il mène ses propres recherches, avec des photos satellite comme seul outil pour retrouver son village. Cette enquête délicate tourne à l'obsession..