Dans une France sous occupation nazie en 1942, la jeune Charlotte Gray se laisse emporter par son désir de liberté et de vengeance contre les forces d'oppression. Recrutée comme agent secret, elle se joint à la Résistance avec un objectif principal : retrouver celui qu'elle aime, pilote dans la Royal Air Force disparu en mission. La vie de Charlotte devient un tissu complexe de mensonges et d'alliances fragiles, où tout est permis pour atteindre son but. Mais elle découvre vite que seule sa détermination et ses compétences lui permettent de survivre dans ce monde de secrets