Grace Davitt, huit ans, est une petite rêveuse qui perçoit le monde comme plein d'étranges merveilles. Sa mère ornithologue, Anna, y contribue en transformant à ses yeux leur ville au coeur du Vermont en un lieu de mystères empli de langages secrets. L'esprit indompté d'Anna s'oppose à celui de son mari, Robert, un professeur de chimie avide d'ordre et de rationalité. Alors qu'Anna sombre peu à peu dans la folie, en nourrissant sa fille de fables et d'histoires oniriques, Robert se réfugie derrière les chiffres et les théorèmes qui fondent son existence, jusqu'à en fuir femme et enfant.
Quand sa famille se déchire, Grace comprend qu'elle va se retrouver seule aux côtés d'Anna, dans l'ombre de sa folie. Commence alors un formidable voyage jusqu'au coeur même de sa propre imagination sans limites.