Nach dem Tod ihrer geliebten Großmutter trifft die achtjährige Nelly im Wald auf ein seltsam vertrautes, gleichaltriges Mädchen. Sofort entwickelt sich eine Freundschaft und Nelly begibt sich auf eine fantastische Entdeckungsreise, die ihr hilft, mit ihrem Verlust fertig zu werden.

Nach dem Riesenerfolg von Porträt einer jungen Frau in Flammen kehrt Céline Sciamma mit dieser zauberhaften Fantasiereise in die geheimnisvolle Welt der Kindheit zurück. Verspielt und melancholisch zugleich erzählt Petite Maman ein Märchen über Liebe und Verlust aus der Sicht eines Kindes.