Un matin à Paris, alors qu’il ouvre sa librairie, Laurent Letellier découvre dans la rue un sac à main abandonné.
Curieux, il en fait l’inventaire et découvre, faute de papiers d’identité, une foule d’objets personnels: photos, parfum… et un carnet rouge rempli de notes. Désireux de retrouver la propriétaire du sac, Laurent s’improvise détective. À mesure qu’il déchiffre les pages du carnet contenant les pensées intimes de l’inconnue, le jeu de piste se mue progressivement en une quête amoureuse qui va chambouler leurs vies.