Jude (Adam Driver) es un ingeniero amable y pragmático que vive en la ciudad de Nueva York. En circunstancias desafortunadas, se queda atrapado en el baño de un restaurante con Mina (Alba Rohrwacher), que trabaja en la embajada italiana. A pesar de este primer encuentro tan incómodo y divertido, Jude y Mina comienzan una relación y se van a vivir juntos.

Unos meses después, Mina se despierta con una llamada telefónica de su empleador. Le comunican que ha sido trasladada a su Italia natal dentro de dos meses, separándola de Jude. Al enterarse del inminente traslado, Jude se siente muy afectado y, más tarde, inicia un encuentro sexual. En contra de los deseos de Mina, Jude eyacula dentro de ella, y Mina descubre más tarde que está embarazada. Jude y Mina se casan en un café de la playa. Tras la recepción, un hombre dispara a un ciervo en el paseo marítimo. Mina se siente angustiada tras presenciar la muerte innecesaria y descuidada de un animal, y tiene pesadillas recurrentes al respecto.

Al comenzar el embarazo, Mina no consigue mantener una dieta estable. En la exposición de arte de una amiga, Mina sale al patio y se desmaya. La llevan al hospital, donde le hacen una ecografía y les informan de que su bebé no recibe los nutrientes adecuados para crecer. La pareja regresa a casa, donde Mina expresa su desconfianza hacia la medicina moderna. Decide emplear únicamente la medicina alternativa, llegando a visitar a una vidente que le informa de que su feto es un niño índigo. Confiando en sus instintos maternales, Jude no interviene inicialmente en la desnutrición autoinfligida de Mina y en su rechazo a las opciones de tratamiento occidentales.

Mina sigue desnutriéndose y desnudando a su hijo, y cuando llega el momento de dar a luz, las contracciones no comienzan debido a su desnutrición. Cuando el bebé empieza a sufrir, Jude lleva a Mina al hospital, donde le practican una cesárea en contra de sus deseos. El bebé está débil y debe comenzar su vida dentro de una incubadora.

Siete meses después, Mina no ha permitido que su hijo salga del apartamento. Debido a su creciente obsesión por la pureza y la limpieza, Mina no permite que personas ajenas toquen a su bebé sin lavarse primero las manos, exige que todos los teléfonos móviles se dejen al pie de las escaleras de la entrada y mantiene al niño con una dieta vegana. Sigue renunciando a la medicina moderna. Mientras Mina está fuera, Jude lleva al bebé a un médico que le informa de que está gravemente desnutrido y corre el riesgo de sufrir un retraso en su crecimiento o de morir. Jude vuelve a casa y se enfrenta a Mina por su estilo de crianza. El distanciamiento entre los dos se hace más grande. Mina se horroriza cuando vuelve a casa y encuentra a Jude alimentando a su bebé con un producto cárnico, y tras una discusión en la que Jude abofetea a Mina, ésta acepta que Jude se encargue de la alimentación del bebé.

Tras dos semanas de seguir la dieta prescrita, el bebé no ha ganado peso. Jude sospecha de Mina, que se lleva al bebé después de cada comida. Jude descubre que Mina, demacrada y marchita, ha estado alimentando al bebé con un aceite antinutriente que le impide absorber los alimentos. Jude encuentra excusas a lo largo de cada día para llevar al bebé fuera y alimentarlo en secreto. Durante una visita, la madre de Jude se da cuenta de la situación e insta a Jude a tomar medidas. Visita a un abogado, que le aconseja que lleve al bebé a un lugar donde pueda estar seguro, y obtiene una orden judicial que prohíbe a Mina ser la principal cuidadora del niño.

Mientras Mina está distraída, Jude entrega el niño a su madre, que se hace cargo de él provisionalmente mientras Mina debe recuperarse. Jude y Mina, ahora en desacuerdo aparentemente irreparable, visitan a su hijo con frecuencia. La madre de Jude se siente cada vez más incómoda con el inquietante estado físico y mental de Mina. Durante una visita no anunciada, Mina intenta llevarse a su hijo a casa por la fuerza, pero Jude y su madre lo impiden. En un breve forcejeo por el bebé entre Mina y Jude, Mina se golpea contra el marco de una puerta, lo que le provoca moratones y le parte el labio. Mina abandona la casa en medio de una silenciosa frustración.

La noche siguiente, Jude es despertado por unas luces parpadeantes fuera de la casa de su madre. Un agente de policía llama a la puerta, informando a Jude de que ha sido acusado de agresión. Mina aparece detrás del agente, acompañada de otras autoridades, y se lleva a su hijo a Nueva York a pesar de las desesperadas súplicas de Jude y su madre.

Mina lleva al niño al paseo marítimo donde ella y Jude se casaron, y ambos pasan el día observando tranquilamente el océano.

Por la noche, Mina se despierta al oír que alguien entra en el apartamento. Una persona invisible entra en el dormitorio y se pone cara a cara con Mina. La pantalla pasa a negro cuando suena un disparo.

Jude aparece corriendo por una calle iluminada por las luces de la policía. Entra en una comisaría, preguntando urgentemente por el paradero de su hijo. Las autoridades le entregan a Jude el bebé. En la comisaría, Jude solloza mientras sostiene a su hijo. Se muestra un interrogatorio policial en el que se revela que la madre de Jude mató a Mina para garantizar la seguridad de su nieto, aceptando el castigo que recibirá por ello.

En la escena final, Jude y su hijo caminan por la playa. El niño, ahora sano y en edad escolar, toma la mano de su padre.Jude aparece corriendo por una calle iluminada por las luces de la policía. Entra en una comisaría, preguntando urgentemente por el paradero de su hijo. Las autoridades le entregan a Jude el bebé. En la comisaría, Jude solloza mientras sostiene a su hijo. Se muestra un interrogatorio policial en el que se revela que la madre de Jude mató a Mina para garantizar la seguridad de su nieto, aceptando el castigo que recibirá por ello.

En la escena final, Jude y su hijo caminan por la playa. El niño, ahora sano y en edad escolar, sostiene la mano de su padre.