Marie-Laure vive con su padre en Paris, cerca del Museo de Historia Natural, donde el trabaja como responsable de sus mil cerraduras.
Cuando, siendo muy nina, Marie-Laure se queda ciega, su padre le construye una perfecta miniatura de su barrio para que pueda memorizarla gracias al tacto y encontrar el camino a casa.
A sus doce anos, los nazis ocupan Paris y padre e hija tienen que huir a la ciudad amurallada de Saint-Malo.
Con ellos se llevan la que podria ser la mas preciada y peligrosa joya del museo.
En una ciudad minera de Alemania, el joven huerfano Werner crece junto a su hermana pequena, cautivado por una rudimentaria radio que ambos encuentran.
Werner se convierte en un experto en construir y reparar estos aparatos.