Mathilde (Louisa Pili) neuf ans, vit seule avec sa mère Hélène (Sandrine Bonnaire) depuis le divorce de ses parents et l’opération cardiaque de son grand-père, Paul (Claude Rich). Entre la mère et la fille, l’échec scolaire est source de conflit. Planquée le plus souvent sous son lit, la petite fille y a créé son univers et son mystère. Une nuit, Mathilde s’enfuit de chez elle pour rejoindre la résidence médicalisée où végète son grand-père. Dans ses mains, elle tient une lettre de Madeleine, disparue depuis trente ans. Mathilde sait maintenant qu’on lui ment, que sa grand-mère n’est pas morte. Elle est venue enlever Paul pour qu’il l’aide à la retrouver. Au petit matin, le TGV file vers Biarritz… Hélène est bouleversée en découvrant dans les affaires de sa fille des dizaines de lettres envoyées par sa mère, que son père lui dissimule depuis toujours. Au volant de sa voiture, elle roule vers le sud-ouest… Commence alors pour Paul, Mathilde et Hélène, le voyage de la vérité. Les cloisons se brisent, les mensonges et les secrets se dissipent. Grâce à la force de Mathilde, ils finiront par se parler enfin…