12年前，在葡萄牙發生了一件失蹤案件，一名3歲的英國小女孩名叫瑪德琳，在與父母以及雙胞胎妹妹們前往葡萄牙度假的時候，意外發生了，一天晚上，瑪德琳和兩個妹妹被安頓在度假村的公寓睡覺，父母則去往50米外的餐廳吃飯
當晚21點，父親前去看時，孩子們睡得很香，但在22點，母親回到房間後，愕然發現，房間的窗戶被打開，3歲的女兒瑪德琳消失不見了！床上只有她睡覺時抱的玩偶，而兩個妹妹則還在床上睡覺。
兩人急忙報警，葡萄牙警方趕到現場後，翻遍了周圍地區、訪遍了附近居民，甚至還請來了指紋專家和專業警犬，可就是沒有瑪德琳的蹤影，因為同行的家庭中有人認識電視臺的記者，於是消息很快傳回了英國。
在英國記者的報導中，發現葡萄牙警方辦案不專業，連瑪德琳失蹤的第一現場都沒封鎖，態度也不慌不忙，這讓英國社會非常不滿，於是，在媒體渲染下，這事很快上升成了民族矛盾。
很快，這起失蹤案引起了全球關注，人們都希望找到這個可愛的小女孩，包括一些明星名人也為尋找瑪德琳而出力，貝克漢姆在電視臺疾呼，J·K·羅琳給此案提供了懸賞金等。
但一直沒能找到這個消失的女孩子，在過去的12年中，此案件變得撲朔迷離，當時所在度假村的人被調查了個遍，也沒有什麼線索，人們開始懷疑各種兇手，包括瑪德琳的父母。
一些偵探和警方懷疑，瑪德琳的母親為了外出與朋友到度假村外吃飯，對女兒使用了鎮靜劑，因過量而導致死亡，而瑪德琳的父親則幫助隱瞞真相併掩藏屍體，但這項懷疑並沒有什麼實質性的證據。
並且瑪德琳的父母一直沒有放棄尋找孩子，他們願意給出所有財產尋求能幫他們找回孩子的人，而在這12年間，警方接到了來自101個國家，8600多個被目擊者認為是"瑪德琳"的孩子，但沒有結論。
如果瑪德琳還活著，今年她就已經十五歲了，她究竟在哪？