I 50 år har irske Philomena båret på en tung hemmelighed. Som teenager fødte hun en søn, som den katolske kirke tvang hende til at bortadoptere. En dag møder hun den desillusionerede journalist Martin Sixsmith, der fascineres af hendes historie. Sammen begiver det umage par sig ud på en bevægende rejse for at finde ud af, hvad der blev af Philomena's søn.

Året er 1972 og den bemyndigede FBI-agent Mark Felt er på vej til at overtage agenturet efter den afgåede J. Edgar Hoover. Anonymt kontakter han journalisterne Carl Bernstein og Bob Woodward på Washington Post og fortæller at han informationer om Watergate sagen. Præsident Nixon må afgå og den anonyme Felt bliver verdenskendt under navnet "Deep Throat".