Passionnée comme son père, Richard, par les fossiles, Mary Anning, 11 ans, doit s’imposer entre son frère Joseph, sa mère Molly, l’austère révérend du village, par ailleurs enseignant, et ses camarades de classe qui la raillent. Sur la plage, elle vend un fossile au célèbre professeur Buckland, de passage. Pour travailler sereinement, l’étudiante en paléontologie Elizabeth Philpot confie le petit Henry à Molly. Richard meurt en cherchant un fossile sous la tempête. Après l’enterrement, le capitaine Curios montre à Mary un œil que Richard a dessiné chez lui avant d’expirer. Plus tard, Elizabeth y reconnaît un anneau sclérotique d’ichtyosaure. Endettée, Molly annonce leur prochain départ pour Exeter où l’attend un emploi. Mary décide de trouver l’ichtyosaure dont la vente les sauvera. Joseph et Henry, dont Buckland est le précepteur, l’aident, malgré l’ire du révérend. Curios leur désigne l’endroit où le père a repéré l’œil et révèle à Mary que sa fille est morte foudroyée alors qu’elle la tenait, bébé, dans les bras. Mary trouve l’œil. Mais le révérend et la mère de Fanny la décrédibilisent. Pour les convaincre, elle doit repêcher le corps entier du fossile sédimenté dans son rocher, tombé dans la mer. Fanny sachant nager, Mary lui demande de l’aider. Elle accepte, tout comme Curios. Le squelette est remonté et exposé. Elizabeth en confirme l’authenticité. Le révérend s’incline. Buckland apparaît et annonce qu’il a trouvé un musée pour l’acheter. La maison est sauvée.