1879 entflieht die elfjährige Félicie Milliner (im Original gesprochen von Elle Fanning) ihrem Waisenhaus in der ländlichen Betagne und kommt nach nach Paris. In der französischen Hauptstadt hat sie nur ein Ziel: Sie möchte eine berühmte Tänzerin werden. Durch das Annehmen der Identität einer verzogenen Tochter aus reichem Haus erhält sie Zugang zu der angesehenen Ballettschule am großen Opernhaus und wird zur Ballett-Schülerin. Doch an dem Tanzinstitut muss die angehende Ballerina schnell erkennen, dass Talent auf dem Weg an die Spitze nicht alles ist. Nur mit harter Arbeit kann sie besser sein als ihre rücksichtslosen und intriganten Mitschüler. Als sie den jungen Victor (Dane DeHaan) kennenlernt, der einmal ein berühmter Erfinder werden möchte, unterstützen sich die beiden gegenseitig dabei, ihre Träume zu verwirklichen.