Die junge Philomena (Sophie Kennedy Clark) wuchs in den 50er Jahren in einem irischen Kloster auf. Nachdem sie nach einer kurzen Liebelei schwanger wurde, nahmen die Nonnen ihr das Kind weg und hielten Philomena im Kloster als billige Arbeitskraft gefangen. Erst 50 Jahre später vertraut sie diese Geschichte ihrer deutlich später geborenen Tochter an. Die Tochter lernt auf einer Party wiederum den ehemaligen Journalisten Martin Sixsmith (Steve Coogan) kennen, der aufgrund seiner von Depression gefolgten Arbeitslosigkeit plant, ein Buch zu schreiben. Von Philomenas (Judi Dench) Geschichte will er zunächst jedoch nichts wissen, trifft sich dann aber doch mit ihr. Sie schildert ihm die Ereignisse, die nunmehr ein halbes Jahrhundert zurückliegen - und er ist gerührt. Zuerst begeben sich die beiden in das Kloster, wo sie keinerlei dienliche Hinweise erhalten, bekommen im örtlichen Pub dann allerdings eine Information, die alles verändert und sie auf ihrer Suche nach Anthony, Philomenas Sohn, in die USA führt...
André Dubois (Stefan Kurt) ist Mitte 50 und wohnt mit seiner Mutter Louise (Annemarie Düringer), einem Filmstar vergangener Zeiten, zusammen. Beruflich ist er als Taxifahrer unterwegs, lebt sich privat jedoch auch als Tüftler aus. In der Liebe hingegen hat er noch keine Formel ersonnen, um das große Glück zu finden. Eigentlich hat es ihm die hübsche Wurstverkäuferin Steffi (Nina Proll) angetan, doch bisher brachte er noch nicht den Mut auf, sie tatsächlich anzusprechen. Plötzlich taucht der Amerikaner Bill (Stanley Townsend) auf und möchte ein Autogramm von Louise haben. Zunächst beobachtet André ihn nur argwöhnisch, dann stellt er ihn zur Rede, was er denn von seiner Mutter wolle. Es folgt der Schock: Bill behauptet, ebenfalls Louises Sohn zu sein. André ist zunächst völlig überfordert, vor allem, da seine Mutter sich nicht an ein zweites Kind erinnern kann. Dennoch nimmt er Bill zunächst bei sich auf und dieser tut alles, um von André als Bruder akzeptiert zu werden.