Vào năm 2001, cậu bé Oskar Schell (Thomas Horn) mới lên 9, là con trai của một người Mỹ gốc Đức, Thomas Schell (Tom Hanks).[2] Thomas thường hay gửi cho Oscar các nhiệm vụ để thực hiện thông qua các câu đố của mình. Trong câu đố cuối cùng của mình, ông cho con mình thấy bằng chứng của một nơi được gọi là "Quận 6" tại New York, nằm ở sát bên Manhattan. Trong hồi ức, Thomas và Oskar cùng nhau truy tìm dấu vết khắp New York. Trò chơi đòi hỏi phải tiếp cận cùng những người khác và nó là điều không dễ với một đứa trẻ vụng về như Oskar.

Vào ngày 11 tháng 9, Oskar và các bạn học của mình đã được đưa về nhà sớm trong khi mẹ của cậu, Linda (Sandra Bullock), đang ở tại văn phòng. Khi Oskar về tới nhà, cậu tìm được 5 tin nhắn thoại từ cha mình trong máy khi ông đang ở Tòa tháp đôi. Khi Thomas gọi đến lần thứ 6, Oskar nghe thấy điện thoại đổ chuông nhưng lại không dám bắt máy vì sợ. Máy tự động ghi lại tin nhắn thứ 6, khi nó bị cắt ngang lúc tòa nhà bắt đầu đổ sập, khiến Oskar biết cha mình bị giết và ngã quỵ xuống sàn. Cậu bé thay một máy thoại khác và giấu cái cũ đi để mẹ mình không thể tìm thấy.

Một vài tuần sau, khi Oskar gọi nó là "ngày tồi nhất", cậu giãi bày cùng người bà Đức của mình và mọi chuyện trở nên tồi tệ hơn kể từ khi bà không thể lý giải lý do vì sao Tòa tháp đôi lại bị tấn công và vì sao cha cậu lại mất. Oskar bảo với mẹ mình rằng cậu ước người ở trong tòa tháp ấy là cô chứ không phải là cha cậu và cô trả lời "Mẹ cũng thế". Sau đó, Oskar bảo mình không có ý đó, nhưng mẹ cậu lại không tin.

Một năm sau, Oskar tìm được một chiếc bình trong tủ của cha mình, cùng một chiếc chìa khóa nằm trong một phong bì, có chữ "Black" trên đó. Cậu thề sẽ tìm được ổ khóa vừa với nó và tìm 472 người họ Black trong quyển danh bạ điện thoại tại New York, tận mắt gặp được họ và hỏi liệu họ có biết cha mình hay không. Người đầu tiên mà cậu gặp là Abby Black (Viola Davis), người vừa mới li hôn chồng mình. Cô bảo với Oskar rằng cô không biết cha cậu bé là ai.

Một ngày nọ, Oskar nhận ra một người đàn ông kì lạ (Max Von Sydow) vừa chuyển đến ở cùng bà mình. Ông lão không hề nói chuyện vì cái chết của cha mẹ ông hồi Thế chiến thứ 2 đã làm tổn thương đến tuổi thơ ông. Ông chỉ giao tiếp với cậu bé thông qua chữ viết trên quyển sổ, cùng với chữ "có" và "không" được xăm trên tay mình. Khi họ kết bạn cùng nhau và đi tìm nơi vừa với chiếc chìa khóa, Oskar học được cách đối diện với nỗi sợ của mình, như các phương tiện giao thông hay các cây cầu. Oskar cũng gọi ông lão là ông ruột của mình. Oskar cho ông lão nghe chiếc máy đàm thoại, trước khi chơi đoạn thoại cuối cùng, ông lão không thể chịu đựng được hơn nữa và đòi Oskar phải dừng lại. Sau đó, ông lão chuyển ra ngoài và bảo với Oskar cuộc tìm kiếm đã kết thúc.

Khi Oskar nhìn vào tờ báo mà cha đưa, cậu nhìn thấy một số điện thoại được khoanh tròn. Cậu vội gọi số điện thoại đó và gặp Abby, người muốn đưa Oskar đi gặp chồng cũ của mình, William, người có thể biết được về chiếc chìa khóa đó. William (Jeffrey Wright) bảo với Oskar rằng anh cũng đang tìm chiếc chìa khóa đó. William đã bán cái bình cho cha của Oskar mà không biết chiếc chìa khóa vẫn còn trong đó. Chiếc chìa khóa đó dùng để mở chiếc hộp nơi cha của William để lại thứ gì đó cho anh. Cảm thấy thất vọng và bất lực khi biết chiếc chìa khóa không thuộc về mình, Oskar thú nhận với William về việc không bắt cuộc gọi cuối cùng từ cha mình rồi bỏ về nhà.

Mẹ của Oskar bảo cậu rằng cô biết cậu đã liên lạc cùng những người mang họ Black. Cô đã theo dấu cậu và đến thăm từng nhà Black trước khi cậu đến và thông báo về việc cậu sẽ đến. Oskar làm một quyển sổ sưu tầm về những điều mà cậu đã theo dấu, cùng những người mà cậu gặp và gọi nó là quyển "Extremely Loud and Incredibly Close." Ở cuối quyển sổ, có hình hoạt họa của Thomas khi ông bay lên thay vì rơi xuống trong vụ khủng bố. Sau cùng, ông lão kia đã trở về sống cùng bà của Oskar.