15 年前
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法兰基（杰克•麦克艾尔 饰）随母亲莉兹（艾米莉•莫迪默 饰）与外婆搬到了苏格兰。九岁的他是个失聪儿童，聪明懂事，对父亲充满期待。他经常给船员父亲写信，还挂着父亲所在的船的航海图。可是他不知道，一切都是母亲的善意的谎言，虚构了父亲的一切，事实上他们到处搬家就是想要摆脱父亲残酷的家庭暴力。而每一封“父亲的回信”都是莉兹所写的，为了就是不让儿子难过。
法兰基得知父亲的船即将靠岸了，想见父亲一面。莉兹没想到真的有这样的一艘船存在又不忍心告诉儿子所有真相，只好在朋友的帮助下找了一名陌生男子（杰拉德•巴特勒 饰）假扮父亲，可爱的法兰基很讨他的喜欢。
他们三人相处愉快，正当“丈夫”要离开，莉兹告诉了他法兰基的失聪是因为真正丈夫的施暴。而他们之间也似乎有着若有似无的感情。
莉兹拒绝了即将逝世的丈夫戴维要见儿子的要求，不久她便告诉法兰基，父亲已经逝世了。莉兹又取得了儿子的信，原来聪明的法兰基已洞悉一切……。在不远的未来，海平面原因不明地急速上升，导致了地表多数都沉入海中。 小时候因为事故而失去一条腿的少年・斑鸠夏生，厌倦了都市的生活，移居到了海边的乡村小镇。曾经身为海洋地质学家的祖母留给他的、就只有船、潜水艇还有债务。 夏生为了取回“失去的未来”，与迷之讨债人凯瑟琳一起，潜海前往据说保存着祖母遗产的海底仓库。 在那里，他遇到了一位沉睡在如同棺材一般装置中不可思议的少女“亚托莉”。她是一位构造精密到与人类别无二致，而又丰富感情的机器人。 从海底被打捞起来的亚托莉如是说到： “我想完成主人留给我的最后的命令。在此之前，我会成为夏生先生的腿！” 在一个逐渐沉入海中的平和小镇，少年和机器人少女的难忘夏日就这么开始了。。