Oskar, 9 ans, est surdoué, ultrasensible, fou d'astrophysique, fan des Beatles et collectionneur de cactées miniatures. Son père est mort dans les attentats du World Trade Center en lui laissant une clé. Persuadé qu'elle expliquera cette disparition injuste, le jeune garçon recherche la serrure qui lui correspond. Sa quête désespérée l'entraîne aux quatre coins de la ville où règne le climat délétère de l'après 11 septembre.