Als Fotomodell und Muse des Avantgarde-Fotografen Man Ray ist es Lee Miller (Kate Winslet) bald leid, Objekt ihrer männlichen Kollegen zu sein und konzentriert sich auf ihre eigene Arbeit als Fotografin. Mitten im Krieg geht sie als Fotoreporterin an die Front nach Frankreich und dokumentiert gemeinsam mit ihrem Kollegen David E. Scherman (Andy Samberg) über Monate die Schrecken des Zweiten Weltkriegs. Miller und Scherman sind Zeuge der Befreiung von Paris und sie schleichen sich in Hitlers verlassene Münchner Wohnung – wo das bekannteste und wichtigste Bild von Miller selbst entsteht: in der Badewanne des Führers. Sie gehören schliesslich auch zu den ersten Fotografen, die die Lager Buchenwald und Dachau betreten. Lees Bilder werden zu den stärksten Zeugnissen jener entsetzlichen Verbrechen und brennen sich in die Geschichte ein – aber lassen auch Miller selbst bis an ihr Lebensende nicht mehr los.