Metteur en scène de théâtre à New York, Luke se rend en Italie pour régler la succession de sa grand-mère. Dans la demeure de celle-ci, il découvre un coffret précieux remplie de lettres de Jessica Fontaine, une actrice autrefois fort célèbre, mystérieusement disparue à la suite d'un terrible accident de train. À travers  sa correspondance, Luke se plonge dans l'histoire de Jessica.

Au fil des lettres s'equisse le portrait d'une femme sensible et chaleureuse, dont l'accident  a brisé la vie. Luke rêve de confier à Jessica, le rôle principal de la pièce qu'il achève de monter. Pourquoi  a-t-elle disparu sans laisser de traces? Comment la retrouver? Et lorsqu'il la retrouvera, saura-t-il la convaincre de la suivre à New York?...