時は1840年代、舞台は イギリス南西部の海沿いの町ライム・レジス。人間嫌いで、世間とのつながりを絶って暮らす古生物学者 メアリー・アニング。かつて彼女の発掘した化石は大発見として一世を風靡し、大英博物館に展示されるに至ったが、女性であるメアリーの名はすぐに世の中から忘れ去られ、今は土産物用のアンモナイトを発掘しては細々と生計を立てている。そんな彼女は、ひょんなことから裕福な化石収集家の妻シャーロットを数週間預かることとなる。美しく可憐、何もかもが正反対のシャーロットに苛立ち、冷たく突き放すメアリー。だが、次第にメアリーは自分とはあまりにかけ離れたシャーロットに惹かれていく。