Philomena Lee raakt als tiener in 1952 zwanger in Ierland. Ze wordt naar een klooster gestuurd om verzorgd te worden. Wanneer haar kind een peuter is wordt hij door de nonnen voor adoptie naar Amerika gestuurd. Philomena gaat de daaropvolgende 50 jaar op zoek naar hem. Wanneer ze Martin Sixsmith, een vermoeide, cynische journalist, ontmoet vertrekken ze samen naar Amerika om hem te zoeken.