雷米（玛勒姆·帕坎MaleaumePaquin饰）自幼就失去了父母沦为孤儿，10岁那一年，贪婪的养父为了一点点的蝇头小利将雷米卖给了街头艺人维塔利斯（丹尼尔·奥图DanielAuteuil饰），就这样，年幼的雷米开始了和维塔利斯，以及他的马戏团一起的流浪演艺生涯。幸运的是，维塔利斯是一个善良的男人，他非常同情雷米不幸的遭遇，不仅供他吃穿住宿，还教会了他念书识字。一次偶然中，维塔利斯在雷米的身上发现了极高的唱歌天赋，于是他悉心培养，想要保护并发扬雷米这份脆弱的天赋。随着年龄的增长，雷米逐渐开始对自己的过去产生了好奇心，内心里流淌的一首神秘的摇篮曲成为了牵引雷米找回过往的重要线索。

1949年的法国乡村，音乐家克莱门特（热拉尔·朱尼奥饰）到了一间外号叫“塘低”的男子寄宿学校当助理教师。学校里的学生大部分都是难缠的问题儿童，体罚在这里司空见惯，学校的校长（弗朗索瓦·贝莱昂饰）只顾自己的前途，残暴高压。性格沉静的克莱门特尝试用自己的方法改善这种状况，他重新创作音乐作品，组织合唱团，决定用音乐的方法来打开学生们封闭的心灵。然而，事情并不顺利，克莱门特发现学生皮埃尔·莫安琦（让-巴蒂斯特·莫尼耶饰）拥有非同一般的音乐天赋，但是单亲家庭长大的他，性格异常敏感孤僻，怎样释放皮埃尔的音乐才能，让克莱门特头痛不已；同时，他与皮埃尔母亲的感情也渐渐微妙起来。

意大利南部小镇，古灵精怪的小男孩托托（萨瓦特利·卡西欧饰）喜欢看电影，更喜欢看放映师阿尔弗雷多（菲利浦·诺瓦雷饰）放电影，他和阿尔弗雷多成为了忘年之交，在胶片中找到了童年生活的乐趣。好心的阿尔弗雷多为了让更多的观众看到电影，搞了一次露天电影，结果胶片着火了，托托把阿尔弗雷多从火海中救了出来，但阿尔弗雷多双目失明。托托成了小镇唯一会放电影的人，他接替阿尔弗雷多成了小镇的电影放映师。托托（马克·莱昂纳蒂饰）渐渐长大，他爱上了银行家的女儿艾莲娜（阿格妮丝·那诺饰）。初恋的纯洁情愫美如天堂，但是一对小情侣的海誓山盟被艾莲娜父亲的阻挠给隔断了，托托去服兵役，而艾莲娜去念大学。伤心的托托在阿尔弗雷多的鼓励下，离开小镇，追寻自己生命中的梦想……30年后，阿尔弗雷多去世，此时的托托已经是功成名就的导演，他回到了家乡，看到残破的天堂电影院，追忆往昔，唏嘘不已。