1809 en France. Le capitaine Neuville (Jean Dujardin), grand séducteur, vient demander sa main à la jeune Pauline (Noémie Merlant), sous le regard méfiant d'Elisabeth (Mélanie Laurent), la sœur de cette dernière mais Neuville est appelé au front et Pauline reste sans nouvelles. Alors qu'elle dépérit peu à peu, Elisabeth prend la plume et commence une correspondance avec Pauline, sous le nom de Neuville, faisant de lui un véritable héros de guerre. Mais le capitaine finit par réapparaître, au grand dam de la jeune femme...