D’après le best-seller de John Green, La Face Cachée de Margo est l’histoire de Quentin et de Margo, sa voisine énigmatique, qui aimait tant les mystères qu’elle en est devenue un. Après l’avoir entraîné avec elle toute la nuit dans une expédition vengeresse à travers leur ville, Margo disparaît subitement – laissant derrière elle des indices qu’il devra déchiffrer.

1971. Delphine, fille de paysans, monte à Paris pour s’émanciper du carcan familial et gagner son indépendance financière. Carole est parisienne. En couple avec Manuel, elle vit activement les débuts du féminisme. Lorsque Delphine et Carole se rencontrent, leur histoire d'amour fait basculer leurs vies.

Installé à Paris, Jerry Mulligan, peintre américain, peine à vivre de son art. En voyant ses toiles exposées dans la rue, une milliardaire tombe amoureuse de lui et décide d'être son mécène. C'est alors qu'il rencontre Lisa, une jeune Française dont il s'éprend, sans savoir que celle-ci est déjà fiancée à Henri Baurel, l'un de ses amis ...