1955, Asteroid City est une ville minuscule, en plein désert, dans le sud-ouest des États-Unis. Le site est surtout célèbre pour son gigantesque cratère de météorite et son observatoire astronomique à proximité. Ce week-end, les militaires et les astronomes accueillent cinq enfants...
Dans un village au nord de l’Espagne, Jeanne tente de reconstruire sa vie avec Daniel, qui ne connaît rien de son passé trouble. Un jour, Mateo, le filleul de Jeanne âgé de six ans, disparaît mystérieusement… Afin d’échapper à la police qui la soupçonne rapidement, Jeanne se réfugie...