Oskar Schell, un niño precoz de nueve años, es inventor, diseñador de joyas, astrofísico y pacifista. Tras la muerte de su padre en los atentados del 11 de septiembre de 2001, Oskar encuentra un misterioso sobre con una llave y emprende una búsqueda por todo Nueva York para encontrar la cerradura que la llave abre.