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1928年美国洛杉矶，在电话局接线台工作的克莉斯汀•柯林斯（AngelinaJolie安吉莉娜•朱丽饰）独自抚养儿子沃特（GattlinGriffith加特林•格里菲斯饰），母子的生活简单而幸福。然而她们的生活很快被打乱，某天当克莉斯汀下班后，发现儿子不见踪影。在公众的舆论压力下，腐败的洛杉矶警方于5个月后找回沃特，但克莉斯汀发现这并非自己的亲生儿子。她三番五次要求警方澄清事实，帮其寻找真正的沃特，却一次次受到阻挠和指责，甚至以妨碍警方公务的罪名被送入精神病院。一向以揭露警方暴行为己任的牧师古斯塔夫•布里格拉伯（JohnMalkovich约翰•马尔科维奇饰），为了这个可怜女人的不幸遭遇奔走呼告。另一方面，探员莱斯特（MichaelKelly饰）在侦办一件偷渡案时，无意中发现了一起重大的连环儿童杀人案。少年沃特的失踪案似乎渐露眉目……
1928 年，洛杉矶，单亲母亲克里斯汀·柯林斯 (Christine Collins)回到家中，发现她 9 岁的儿子沃尔特 (Walter) 失踪了。古斯塔夫·布里格勒布牧师公开了克里斯汀的困境，并批评洛杉矶警察局(LAPD) 的无能、腐败以及由詹姆斯·E·戴维斯 (James E. Davis) 局长领导的“枪械小队”实施的法外处罚。沃尔特失踪几个月后，洛杉矶警察局告诉克里斯汀，男孩被发现还活着。洛杉矶警察局相信积极的宣传将消除最近对该部门的批评，因此组织了一次公众聚会。尽管“沃尔特”声称他是克里斯汀的儿子，但她说他不是。洛杉矶警察局青少年部门的负责人 JJ 琼斯上尉坚称这个男孩就是沃尔特，并向克里斯汀施压，要求“试用”把他带回家。
之后，克里斯汀向琼斯质问“沃尔特”和她儿子之间的身体差异，特别是她的儿子比她高几英寸且未受割礼。琼斯船长对她的陈述不相信，安排了一名医生来探望她。医生告诉克里斯汀，“沃尔特”比失踪前矮了三英寸，因为外伤使他的脊柱萎缩，带走沃尔特的人一定给他做了包皮环切术。一家报纸刊登了一篇文章，暗示克里斯汀是一位不称职的母亲；布里格勒布告诉克里斯汀，这是警方为了抹黑她而编造的。沃尔特的老师和牙医都给了克里斯汀签名的信件，声称“沃尔特”是冒名顶替者。克里斯汀向媒体讲述了她的故事；因此，的“精神病病房”。她与囚犯卡罗尔·德克斯特成为朋友，德克斯特告诉克里斯汀，她是因挑战警察权威而被送往那里的几名女性之一。斯蒂尔医生诊断克里斯汀有妄想症，并强迫她服用情绪调节药。斯蒂尔表示，如果克里斯汀承认自己对“沃尔特”的看法有误，他将释放她。她拒绝。
侦探伊巴拉前往河滨县怀恩维尔的一个牧场，安排将 15 岁的桑福德·克拉克驱逐到加拿大。男孩的叔叔名叫戈登·斯图尔特·诺斯科特，在一次偶然遇到伊巴拉后逃跑了，伊巴拉提到他在那里的生意只是青少年的事情。克拉克告诉伊巴拉，诺斯科特强迫他帮助绑架和谋杀了大约二十名儿童，他指出沃尔特就是其中之一。琼斯告诉布里格勒布，克里斯汀因精神崩溃而受到保护性拘留。琼斯下令将克拉克驱逐出境，但伊巴拉将克拉克带到谋杀现场并告诉他在埋葬尸体的地方挖掘。克拉克犹豫了一下，但他很快就发现了身体部位。布里格莱布向斯蒂尔展示了一篇有关怀恩维尔杀戮的报纸报道，其中沃尔特可能是受害者，从而确保克里斯汀获释。在伊巴拉的审讯下，沃尔特的冒名顶替者（真名是阿瑟·哈钦斯）透露，他的动机是为了确保能前往洛杉矶看他最喜欢的演员，汤姆·米克斯说，警察让他谎称自己是克里斯汀的儿子。警方在加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华抓获诺斯科特。与此同时，布里格莱布向著名律师“SS”哈恩介绍了克里斯汀和她的案件，哈恩无偿接手此案，并迅速获得法庭命令，释放其他警方想要压制的不公正监禁的女性。
在市议会就此案举行听证会的当天，克里斯汀、哈恩和布里格勒布抵达洛杉矶市政厅，在那里他们遇到了数千名抗议者，他们要求市政府给出答案，并谴责洛杉矶警察局。听证会与诺斯科特的审判场景交织在一起。该委员会的结论是，琼斯和戴维斯应该被免职，警察的法外拘留必须停止。诺斯科特的陪审团认定他犯有谋杀罪，法官判处他绞刑。
两年后，克里斯汀仍然没有放弃寻找沃尔特。诺斯科特给她发了一条消息，说他愿意承认杀死了沃尔特，条件是克里斯汀在行刑前见到他。她拜访了诺斯科特，但他拒绝告诉她他是否杀死了她的儿子。诺斯科特于第二天被处决。
1935 年，被认为已被杀害的男孩之一大卫·克莱 (David Clay) 在加利福尼亚州的希斯皮里亚 (Hesperia)被发现还活着。他透露，与他一起监禁的其中一个男孩是沃尔特，而沃尔特是另一个男孩，他逃脱了，但被分开了。大卫不知道沃尔特是否被抓回来，但他说沃尔特帮助他逃脱，这给克里斯汀带来了他还活着的希望。
在尾声中，我们了解到，在琼斯船长听证会被暂停后，戴维斯酋长被降职，洛杉矶市长乔治克莱尔选择不再竞选连任；加利福尼亚州立法机构规定，仅仅根据当局的命令就强行将人们送入精神病院是非法的；布里格莱布牧师继续利用他的广播节目揭露警察的不当行为和政治腐败；据说，为了逃避谋杀案的耻辱，怀恩维尔已更名为米拉·洛马 (Mira Loma) ；据报道，克里斯汀·柯林斯从未停止寻找她的儿子。
