Née au Groenland, de père danois et de mère inuit, Smilla Jasperson, jeune scientifique, a gardé de ces terres glacées une incurable nostalgie. Incapable de s'adapter à l'univers urbain, elle vit à Copenhague en recluse, avec pour seul ami un enfant inuit, Isaiah, qu'elle a pris sous sa protection. Un jour, elle découvre l'enfant inanimé au bas de son immeuble. La police conclut a une chute accidentelle, mais la jeune femme n'est pas convaincue par cette explication. Son enquête va la mener au Groenland, ou elle va tenter de trouver la clé de l'énigme, au péril de sa vie.