Mary Anning (Kate Winslet) hat als Fossil-Jägerin in den 1840er Jahren die Tage ihres Ruhms längst hinter sich gelassen. Nun arbeitet sie allein an der schroffen Südküste, sucht gewöhnliche Versteinerungen und verkauft diese an Touristen, um sich und ihre kranke Mutter ersorgen zu können. Als eines Tages ein wohlhabender Besucher (James McArdle) Mary das Angebot unterbreitet, für seine zur Erholung ans Meer gereiste Frau Charlotte (Saoirse Ronan) zu sorgen, kann Mary diese zusätzliche lukrative Verdienstmöglichkeit nicht ausschlagen. Doch in ihrem Stolz und ihrer Leidenschaft für die Arbeit mit Fossilien gerät Mary immer wieder mit ihrem eigentlich nicht wirklich willkommenen Gast in Konflikt. Zunächst scheint es, als wären die Persönlichkeiten und der Klassenunterschied der zwei Frauen zu groß, um sie je miteinander zu versöhnen, doch dann entwickelt sich entgegen aller Erwartungen dennoch ein starkes Band zwischen ihnen. Eine unerwartet intensive Beziehung entsteht, die das Leben der beiden für immer verändert.