Bruno là một cậu bé tám tuổi sống ở Berlin thuộc Đức Quốc xã trong Thế chiến thứ hai. Raft – cha cậu, một người lính Đức quốc xã, được thăng chức và chuyển công tác về "vùng nông thôn" (thực chất là sang Ba Lan, nơi lúc này đang bị Đức Quốc xã và Liên Xô chiếm đóng), ông đưa cả gia đình theo cùng. Tới nơi ở mới không hàng xóm, xa thị trấn và nhất là không có bạn bè để chơi cùng, Bruno trở nên cô đơn và buồn chán. Từ ô cửa sổ phòng, cậu nhìn thấy ở đằng xa những người mặc "đồ ngủ" sọc đang làm việc trong một nơi mà cậu tưởng là trang trại, không hề hay biết thực ra đó là một trại tập trung các tù nhân Do Thái. Cậu sau đó bị mẹ cấm chơi ở khu vườn sau nhà.

Ông Liszt, gia sư của Bruno và chị gái Gretel, giáo huấn cho hai chị em tư tưởng bài Do Thái và ủng hộ chế độ phát xít. Điều này cùng với tình cảm Gretel dành cho Trung úy Kurt Kotler – cấp dưới của Rafl, khiến cô trở nên cuồng chế độ tới mức dán đầy các áp phích chính trị và chân dung của Adolf Hitler lên tường phòng ngủ. Bruno cảm thấy khó hiểu vì người Do Thái duy nhất mà cậu biết – ông Pavel giúp việc của gia đình, người từng băng bó vết thương cho cậu khi cậu bị ngã từ xích đu, không giống với hình ảnh người Do Thái xấu xa mà thầy gia sư nói.

Lẻn vào khu rừng sau nhà chơi, Bruno bắt gặp Shmuel đang ngồi bên trong hàng rào kẽm gai bao quanh "trang trại". Hai đứa trẻ tám tuổi ngây ngô không hay biết gì về bản chất thực sự của trại làm bạn với nhau. Bruno nghĩ bộ đồng phục sọc mà Shmuel, Pavel và những người khác mặc là đồ ngủ, còn Shmuel tin rằng ông bà cậu mất ở bệnh viện trên đường đến đây. Bruno thường xuyên lẻn đến gặp Shmuel, mang thức ăn cho cậu và cùng chơi cờ. Shmuel tiết lộ cậu là một người Do Thái, được đưa đến trại này với cha mẹ mình.

Elsa, mẹ của Bruno, phát hiện ra sự thật về nhiệm vụ của Ralf ở đây sau khi Kotler buột miệng để lộ ra nguyên nhân mùi hôi bốc lên từ ống khói của trại là do họ thiêu xác các tù nhân Do Thái. Bà cãi nhau với chồng. Bữa tối hôm đó, sau khi Kotler miễn cưỡng thừa nhận rằng cha anh đã bỏ nhà sang Thụy Sĩ, Ralf nói với cấp dưới rằng lẽ ra anh phải thông báo cho chính quyền về việc cha anh phản đối chế độ. Mất thể diện, Kotler điên cuồng ra tay đánh Pavel đến chết vì làm đổ ly rượu.

Khi thấy Shmuel đang làm việc trong nhà mình, Bruno vui vẻ mời cậu chút bánh. Kotler bất ngờ đi vào, bắt gặp Shmuel đang nhai thức ăn. Cậu bé giải thích rằng được Bruno đưa bánh cho, nhưng Bruno chối vì hoảng sợ. Nghe vậy, Kotler nói với Shmuel rằng họ sẽ "trò chuyện" riêng sau. Xem trộm được một đoạn phim sai sự thật về trại, trong đó các tù nhân được chơi thể thao, có quán cà phê và các buổi hòa nhạc, Bruno tưởng đó là thật và chạy đến ôm cha mình. Kotler bị đưa ra tiền tuyến vì không kịp thời thông báo cho chính quyền về cha anh. Ngày nào Bruno cũng đến hàng rào để tìm Shmuel, còn Shmuel, sau nhiều ngày biến mất, xuất hiện trở lại với một bên mắt thâm tím do Kotler gây ra. Bruno xin lỗi Shmuel và được cậu tha thứ, hai đứa trẻ làm lành với nhau.

Sau đám tang mẹ mình, người thiệt mạng trong một cuộc không kích bằng bom của quân Đồng Minh xuống Berlin, Ralf nói với Bruno và Gretel rằng hai chị em sẽ cùng mẹ đến ở với một người họ hàng vì ở đó an toàn hơn. Buổi sáng họ chuẩn bị chuyển đi, Bruno vì muốn cùng Shmuel tìm người cha đột ngột biến mất của cậu để chuộc lại lỗi lầm nên đã chui vào trại qua cái hố nhỏ mà cậu đào dưới chân hàng rào điện, thay bộ trang phục kẻ sọc của tù nhân và đội mũ để che đi phần đầu chưa cạo. Cậu tỏ ra kinh ngạc khi thấy quang cảnh tiêu điều bên trong trại. Hai cậu bé cùng các tù nhân khác đột ngột bị các Sonderkommando giải đi.

Elsa và Gretel tìm khắp nhà nhưng không thấy Bruno, người mẹ xông vào cuộc họp của chồng để báo cho ông rằng con trai họ đã mất tích. Gretel nhìn thấy chiếc bánh kẹp thịt mà Bruno đánh rơi khi định mang cho Shmuel, họ chạy vào khu rừng sau nhà để tìm kiếm. Họ tìm thấy quần áo mà Bruno bỏ lại bên ngoài hàng rào, bên cạnh chiếc hố nhỏ. Ralf lao vào trại. Trong phòng thay đồ, Bruno, Shmuel và các tù nhân được yêu cầu cởi bỏ trang phục để đi "tắm". Họ bị dồn vào một phòng hơi ngạt. Khi một người lính Schutzstaffel đổ các viên Zyklon B vào bên trong phòng, các tù nhân kêu la vì hoảng loạn, còn Bruno và Shmuel nắm chặt lấy tay nhau. Ralf nhận ra rằng các tù nhân đang bị đầu độc khí, ông gào lên tên con trai mình. Nghe thấy thế, Elsa ngã gục xuống bộ quần áo của Bruno mà khóc trong tuyệt vọng và đau đớn. Bộ phim kết thúc với hình ảnh cánh cửa phòng hơi ngạt đóng chặt, lặng yên không còn một tiếng kêu, đồng nghĩa với việc tất cả các tù nhân, bao gồm cả Bruno và Shmuel, đều đã chết.