阳光明媚时，女孩（李冰冰）便会现身热闹熙攘的北京王府井街头，向教堂门口来往的行人兜售原产于巴西的太阳花。在教堂对面的某家摄影器材店工作的男孩（夏雨）看到女孩时，便会外出从女孩手中买下一朵太阳花，并在返回店内后用橱窗里架起的摄像机偷偷记录下女孩的一眸一笑，以便晚上将女孩的微笑温习。 某天，教堂附近的一家银行被抢劫，本来这是一件与男孩无关的事，可是当天晚上他习惯性地坐在电脑前时，看到了不同于往日所见的景象。
查韦斯（哈利·戴恩·斯坦通 Harry Dean Stanton 饰）迷失在德州荒无人烟的沙漠中，因为身体虚弱而昏迷。医院联系了他的弟弟沃特（迪恩·斯托克维尔 Dean Stockwell 饰）来接他。出院的查韦斯一直沉默，直到看见“巴黎，德州”的牌子，才终于开口。 回 到洛杉矶弟弟家，查韦斯见到了儿子——亨特（亨特·卡森 Hunter Carson 饰演），弟弟弟妹其实是养父养母。但是亨特对突如其来的父亲并不接受。后来，查韦斯用很特别的方式收复了孩子的心。通过交流，查韦斯了解到孩子的生母——简（娜塔莎·金斯基 Nastassja Kinski 饰）的下落。于是，父子踏上了一条寻母之路…… 本片获第37届戛纳电影节最佳影片金棕榈大奖。
本片根据美国小说家丹尼斯·勒翰（Dennis Lehane）的同名小说改编。 1954年，联邦警官泰迪（莱昂纳多·迪卡普里奥 Leonardo DiCaprio 饰）和搭档查克（马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）乘船来到波士顿附近的禁闭岛精神病犯监狱调查一桩离奇失踪案。手刃亲生骨肉的女犯蕾切尔（艾米莉·莫迪默 Emily Mortimer 饰）从戒备森严的牢室神秘逃脱，藏匿于孤岛深处。泰迪怀疑监狱的主治精神病医师约翰·考利（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）有意隐瞒内情，并向查克透露他上岛的真实目的其实是寻找当年纵火烧死他妻子德洛丽丝（米歇尔·威廉姆斯 Michelle Williams 饰）的管理员，并揭露美国政府利用精神病犯人进行人体科学实验的罪行。但随着调查的逐渐深入，真相却变得越来越扑朔迷离……
