Filmen 'Pigen uden navn' handler om Marion, der efter at være flygtet fra sin problemfyldte barndom genforenes med sin søster 15 år senere.

Vi befinder os i 2008 i det nordlige Frankrig. Marion og hendes lillesøster Jeanne er vidner til, at deres mor Catherines voldelige kæreste en aften overfalder Catherine i et beruset raseri, hvilket får Marion til at gribe ind for at hjælpe hende. 

Marion stikker kæresten ned og i panik løber Marion til sin far, som normalt ikke må se sine døtre. Han udnytter Marions nød og overtaler hende til at flytte med til Bruxelles under en ny identitet.

Femten år senere, efter ikke at have hørt noget fra sin mor eller søster, finder Marion Jeanne – som nu er sanger – på internettet og beslutter sig for at opsøge hende. Men Jeanne genkender hende ikke, så Marion introducerer sig selv under sit nye navn: Louise.

I et forsøg på at skrive en artikel om hende, trænger Louise sig ind i Jeannes liv igen og genlærer alt om den pige, hun engang var tæt på, mens hun samtidig søger svar på de spørgsmål, der har hjemsøgt hende siden barndommen.