1980年8月17日，一对来自昆士兰的年轻探险家夫妇，林迪和迈克尔·张伯伦，带着他们的小探险队——6岁的艾丹、4岁的里根和刚刚降临人间9周的小公主阿扎莉娅，踏上了朝圣艾雅斯巨石的征途。一整天，他们就像是在给巨石做SpA，游遍了它的每一个角落。
夜幕降临，篝火晚会拉开序幕，小家伙们在他们那黄绿相间的小帐篷里早早进入了梦乡，而大人们则忙着烹饪野外美食，艾丹则是他们的小助手，忙得不亦乐乎。大约八点，迈克尔的耳朵捕捉到了一个不寻常的声音，像是大自然的某个警告。林迪瞬间变身超级妈妈，冲向帐篷，只见一条澳洲野狗若无其事地从帐篷门口退出，嘴里似乎还嚼着什么，摇着头，仿佛在品味着某种美味，然后，就像沙漠里的幽灵，悄然离去。虽然澳洲野狗在那一带是常客，但它们一般只是营地边缘的“蹭饭”专家，很少主动挑衅游客。
林迪心跳加速，钻进帐篷，眼前的场景让她心头一紧：里根安然无恙，呼呼大睡；阿扎莉娅的摇篮却歪斜着，被子凌乱，而摇篮里，空空如也。她尖叫着冲出帐篷：“野狗带走了我的宝贝！”一时间，营地炸开了锅，所有人的神经都被这声尖叫点燃。公园管理员们紧急集合，手电筒的光束在夜色中织成一张网，试图捕捉任何可能的线索。有目击者证实，晚上确实有野狗在营地附近徘徊，而野狗的足迹也在帐篷周围被发现。那一夜，张伯伦一家在焦虑与绝望中煎熬，希望随着黎明的到来而破灭，阿扎莉娅还是没有回来。
几天后，找回阿扎莉娅的希望如同沙漠中的水珠，蒸发殆尽。张伯伦一家驾驶着他们的黄色托拉那，穿越五百英里的砂石路，回到了他们在昆士兰州伊萨山的矿山小镇，那里，有他们熟悉的家，却不再有完整的笑声。
时间的车轮滚滚向前，几天的光阴眨眼间流逝，一档电视节目把这个婴儿失踪案推向了风口浪尖。在离营地不远处，一个臭名昭着的野狗巢穴边，有人发现了一堆衣物，像是从童话故事里落难的小公主身上脱落的：一件血迹斑斑、尘土飞扬、破烂不堪的连体衣，搭配一件衬衣和一双毛线小鞋，正是阿扎莉娅失踪那晚的装扮。唯独少了那件点缀着柠檬黄边的外套，仿佛是风中的一抹神秘微笑，无迹可寻。电视上，一名警官徒手展示这些衣物，镜头前，血渍在连体衣和衬衣领口显得格外醒目，但警方的调查却像蜗牛爬行，毫无突破。
舆论场却已迫不及待地为这对夫妇设下了审判台。人们觉得“野狗拐婴”这剧情太扯，比科幻片还离谱。警方也对此满脸问号，衣物的状态、外套的失踪、婴儿的重量、遗骸的缺失，每一个疑问都像是一记重锤。犬类专家适时跳出来解围，解释说野狗吃东西从不打包，连小动物的皮毛、鸟羽都不放过，更何况是区区十磅重的小婴儿。但这些科普在媒体的偏见面前，显得苍白无力。
林迪在悲剧面前表现出的冷静，反而成了她的“罪状”。她没按剧本哭天抢地，而是以一种超乎寻常的淡定面对一切，这让习惯了“悲情妈妈”设定的媒体大为不满。舆论的风向标，就这样被媒体的有色眼镜操控了。
转眼到了1980年12月15日，陪审团调查会上，科学证言粉墨登场。牙科专家肯尼思·布朗博士，一位野狗行为研究的爱好者，提出了质疑，认为连体衣上的洞不像野狗的杰作，倒像是剪刀或刀片的杰作。他还做了个实验，把肉包在连体衣里扔给一群饥肠辘辘的野狗，结果得到的咬痕与那件衣物上的痕迹截然不同。
验尸官丹尼斯·巴里特，一语中的，电视直播中，他毫不客气地否决了警方的诸多“科学证据”，明确指出张伯伦夫妇与悲剧无关。最终，林迪和迈克尔·张伯伦，带着一身的疲惫与解脱，默默离开了这个是非之地。
在首次陪审团调查中惨遭滑铁卢后，肯尼思·布朗博士决定不接受失败，他像电影中的英雄般，挺胸抬头，向北部地区最高法院递交了申诉，请求推翻先前的裁决，重启调查。这番努力没有白费，1981年12月14日，第二次陪审团调查的大幕徐徐拉开，好戏即将重演。
布朗博士，显然是觉得自己的专业声誉被狠狠踩了一脚，决定跨国“维权”。他带着阿扎莉娅的小衣物，像携带珍稀文物一样飞到了英国，找到了自己的恩师——伦敦医院附属医学院的教授、病理学界的国际大腕詹姆斯·卡梅伦，进行一场“跨洋会诊”。
卡梅伦教授接过衣物，仿佛接手了一项重大科研课题。他先是给一个与阿扎莉娅体型相近的小模特穿上连体衣，然后开始了他的推理秀。他疑惑，想要让一只野狗成功咬住孩子脖子而不大幅度损伤衣物，这难度堪比让猫和狗和平共处。衣物颈部的破损，卡梅伦教授坚定地认为，那不是野兽的杰作，更像是剪刀或是小李飞刀的产物。而且，衣物上干净得连血迹、唾液的痕迹都没有，更别说人体组织了，这让他更加笃定，阿扎莉娅的悲剧，背后站着的，可能是个穿西装的“野兽”，而非真正的四脚动物。
与此同时，布朗博士还拉来了悉尼健康委员会的法医生物学家乔伊·库尔女士，一起加入这场“侦探游戏”。库尔女士的目光紧紧锁定了张伯伦夫妇的那辆黄色托拉那小车，仿佛它是解开谜团的关键钥匙。
库尔女士的分析报告，那可真是惊悚小说级别的精彩：车内前排座位周围，血迹仿佛在讲述无声的故事，座位托座、螺丝孔、折页，甚至是地毯上，乃至一个藏在前排座椅间口袋里的指甲剪，都沾染了可疑的红色液体。迈克尔的相机包拉链上，也被微量的血迹缠上了千丝万缕的联系，要知道，这相机包一直被警方怀疑是运送阿扎莉娅遗体的“临时灵柩”。
高潮来了，库尔女士在驾驶座脚垫上方的车顶发现了疑似动脉喷射血迹的痕迹，这意味着小阿扎莉娅在生命的最后一刻，可能还挣扎在仪表盘下方，鲜血四溅。当法庭重开时，库尔女士带着她的“血迹证据大全”重回舞台中央，这次，相机包里也发现了更多的婴儿血迹。
1982年10月29日，判决如晴天霹雳，林迪·张伯伦在失去女儿的痛苦之后，又被剥夺了自由，终身囚禁的判决如同一记重锤。而她的丈夫则幸运得多，仅仅是18个月的缓刑，外加500澳元的“好人保证金”，便重获新生。
就这样，在没有尸体、没有凶器、没有明确动机，只有一堆科学家唇枪舌战的证据之下，北部地区法院将林迪打入了冷宫，似乎想让这起“野狗与婴儿”的谜案永远尘封在历史的角落，再也不愿提起。
终于，反击的号角在辩护团队中轰鸣响起。这不是一支星光熠熠的豪华阵容，而是一群来自无名实验室的科学界“草根英雄”，他们虽然默默无闻，却对张伯伦夫妇的清白坚信不疑。没有大牌专家坐镇，只有一腔热血和对真相的执着，他们组成了这场世纪谜案的“真相护卫队”。
新南威尔士州一家食品厂的莱斯·史密斯，一个拥有应用科学学位的普通人，却对林迪的定罪发起了灵魂拷问。他可不是单打独斗，还有两位志同道合的战友——微生物学界的常青树罗兰·伯尼特博士和化学领域的老炮肯·查普曼，他们同样对判决抱有深深的质疑。