De jonge weduwe Kyle Prat (Jodie Foster) raakt tijdens een vliegreis van Berlijn naar New York haar zesjarige dochtertje Julia kwijt. Het meisje lijkt spoorloos verdwenen en Kyle's frustratie groeit alleen maar wanneer niemand haar lijkt te willen geloven. Niemand van de overige passagiers of de crew heeft Kyle met Julia aan boord zien komen. Piloot Rich (Sean Bean) en politieman Carson (Peter Sarsgaard) willen haar wel geloven, maar alles wijst erop dat Kyle in haar eentje aan boord is gekomen. Door de twijfel en paranoia van iedereen om haar heen staat Kyle er helemaal alleen voor. Ze begint zelfs te geloven dat het grote verdriet over de plotselinge dood van haar man haar geestelijk in de war heeft gemaakt.