Durant 51 jours à Chicago, une femme inconnue apparaît publiquement à 11 reprises, volant à des vitesses de 190 km/h et à des altitudes atteignant 600 mètres. Puis elle meurt subitement dans une explosion en plein vol. Personne ne sait qui elle était, comment elle volait, ni pourquoi. Une adolescente perturbée de 15 ans nommée Luna devient obsédée par le désir de tout savoir d'elle, alors même que des rumeurs et des théories du complot circulent. Alors que Luna se rapproche de la vérité, elle espère que la découverte des secrets de la vie intérieure de la Femme Volante la libérera en quelque sorte de son propre esprit tourmenté.