Le parcours tragique, quelquefois drôle et toujours bouleversant, d'Edith Piaf, qui, née dans la misère, a réussi à conquérir le monde entier.
En 1918, la petite Edith, âgée de 3 ans, est confiée à sa grand-mère, tenancière d'une maison close en Normandie. Titine, une des pensionnaires, s'attache à la petite fille. Mais un jour, le père d'Edith, Louis, vient la rechercher. Edith le suit sur les routes, dans les roulottes des cirques où il est contorsionniste. A 20 ans, devenue une jeune fille, elle vit à Montmartre et fréquente les voyous. Avec sa fidèle amie, Mômone, elle chante dans les rues. Un soir, elle est repérée par le patron d'un cabaret, Louis Leplée. Il la fait monter sur scène et fait d'elle une vedette sous le nom de la "Môme Piaf". Mais Louis Leplée est assassiné...
A l'opposé d'une biographie filmée, Olivier Dahan propose une vision personnelle d'Edith Piaf, incarnée, au sens premier du terme, par une Marion Cotillard exceptionnelle, soutenue par les maquillages stupéfiants de Didier Lavergne et Jan Archibald.