Det pågår en intens etterforskning av den mystiske forsvinningen av ei 4 år gammel jente som er sporløst forsvunnet. To unge privatetterforskere er hyret inn for å se nærmere på forsvinningssaken, og oppdager raskt at ingenting er som det ser ut som. Etter hvert som etterforskningen skrider frem, setter de både forholdet sitt, forstanden og sitt eget liv i fare for å finne den savnede jenta. "Gone Baby Gone" er basert på boka "Forsvunnet i natten" av forfatteren Dennis Lehane.