Den tidligere journalisten Martin Sixsmith (Steve Coogan) blir avskjediget i unåde fra Labour-partiet i Storbritannia og aner ikke hva han skal gjøre. Men når en ung irsk kvinne tipser ham om en historien om moren hennes, Philomena (Judi Dench), finner han tilbake livsgnisten. Philomenas sønn ble tatt fra henne da hun var en tenåring og bodde i en katolsk kloster. Martins sak om hennes søk for sønnen bringer dem etterhvert over til USA. På veien oppdager Martin og Philomena like mye om hverandre som om sønnen hennes, og begge får troen de fikk inn med morsmelken satt på prøve.