En kväll när Jenny, en ung läkare, stängt sin praktik ringer det på dörren. Hon öppnar inte och morgonen efter får höra att en flicka hittas död inte långt ifrån hennes mottagning. En flicka vars identitet är okänd. Jenny kan inte släppa fallet och bestämmer för att ta reda på vem flickan var och vad som egentligen har hänt.

Tvåfaldigt Gulpalmsbelönade Jean-Pierre och Luc Dardenne har gjort några av seklets bästa filmer, som Barnet, Sonen och Pojken med cykeln. Med Den okända flickan bygger de vidare på sin imponerade filmografi med sedvanlig humanism och angelägenhet.