Nick e Amy (Ben Affleck e Rosamund Pike, respectivamente) são um jovem casal com a vida pela frente. Recentemente mudados para o Missouri (EUA), onde ele abriu um restaurante com Magot, a irmã, eles aparentam ser o casal perfeito. Porém, no dia em que celebram cinco anos de casamento, ela desaparece sem deixar rasto. Sem qualquer explicação sobre o paradeiro da mulher, ele torna-se suspeito de crime. Sob a pressão das investigações policiais e o escrutínio da opinião pública, a relação que todos julgavam perfeita começa a mostrar as suas fraquezas. Contudo, apesar de evasivo e pouco emocional nos interrogatórios, e mesmo após a descoberta de um diário comprometedor, Nick continua a declarar-se inocente. Com a irmã firmemente a apoiá-lo, ele não se deixa intimidar pelas evidências ou pela enorme desconfiança que recai sobre si. Mas, se não foi ele o responsável pelo desaparecimento de Amy, quem terá sido?