Douze ans après la fin de la famine irlandaise en 1847, l’infirmière Elizabeth (Lib) Wright a été embauchée par les habitants d’un petit village des Midlands irlandais pour surveiller Anna O’Donnell, une fille catholique romaine de 11 ans qui, selon les journaux et les personnes qui l’ont rencontrée, n’a pas mangé depuis quatre mois.
Beaucoup de gens sont convaincus que la survie d’Anna est un véritable miracle religieux, tandis que d’autres pensent que ses parents la nourrissent en cachette et qu’ils profitent de sa notoriété grandissante pour gagner de l’argent. Bien que la logique leur dise qu’il est impossible de rester en bonne santé sans manger, grâce à un article paru dans le nouveau journal The Irish Times, Anna a acquis une certaine notoriété. De nombreux visiteurs, irlandais et étrangers, viennent voir Anna de leurs propres yeux. Afin de déterminer une fois pour toutes si Anna « vit d’air » (et de quelques gorgées d’eau) ou non, des habitants éminents du village, dont le médecin et le prêtre, forment un comité chargé d’embaucher des infirmières pour veiller sur Anna 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans jamais la laisser seule. Au bout de quinze jours, chaque infirmière, sans aucune discussion avec l’autre, doit rendre compte de ses conclusions au comité. De cette façon, estime le comité, soit la survie d’Anna sera confirmée comme un miracle, soit, au contraire, elle sera démasquée comme une imposture.
Lib Wright, une infirmière britannique formée auprès de Florence Nightingale en Crimée, partage les tâches d’infirmière avec sœur Michael, une religieuse catholique romaine. Motivée par une bonne dose de scepticisme, de dédain et par son propre ego, Lib est sûre que ses connaissances scientifiques, son impartialité et sa méfiance inhérente à tout ce qu’elle ne peut ni voir ni quantifier lui permettront de faire le travail rapidement. Elle est convaincue qu’il ne lui sera pas nécessaire de rester deux semaines complètes et que dans ce village de gens sans éducation et dévots, elle n’aura aucune difficulté à prouver qu’ils sont aussi crédules qu’elle le croit.
Se sentant sous-estimée à l’hôpital où elle travaille et libre de tout lien familial ou conjugal (elle est veuve après moins d’un an de mariage), Lib saute sur l’occasion de faire quelque chose de nouveau, mais à son arrivée, elle découvre que sa seule fonction est de surveiller Anna, de découvrir d’une manière ou d’une autre si elle reçoit ou non de la nourriture et, si c’est le cas, de vérifier si elle l’a bien reçue. Après avoir parlé au docteur du village, le Dr McBrearty, et l’avoir trouvé vieux et – à son avis – terriblement incompétent, Lib est encore plus convaincue que sa formation et ses connaissances supérieures lui permettront de résoudre rapidement le problème. Elle imagine que les journaux rapporteront qu’elle a découvert le canular et pense que ce genre de célébrité pourrait l’aider à trouver un poste où elle sera traitée avec le respect que sa formation mérite.
La nationalité de Lib, son éducation supérieure et son éducation religieuse la distinguent des autres villageois. Par conséquent, elle aborde sa rencontre avec les catholiques romains O’Donnell le lendemain de son arrivée avec un sentiment de supériorité que cette rencontre ne parvient pas à dissiper.
Au cours des jours suivants, Lib arrête les visites et établit des routines spécifiques à suivre : personne ne doit interagir avec Anna en dehors de la présence des infirmières et il ne doit y avoir aucun contact physique entre Anna et quiconque, la seule exception étant les baisers de sa mère le matin et le soir avant de se coucher. Lib rencontre à nouveau le Dr McBrearty, bien qu’elle ne ressorte pas de cette réunion plus satisfaite qu’avant.
Elle fait également la connaissance du journaliste William Byrne, à qui on a demandé d’écrire un article sur le cas d’Anna. Au début, Lib se montre hostile à son égard, mais au fil des jours, elle commence à comprendre plus clairement son point de vue et est prête à reconnaître qu’il peut peut-être l’aider dans sa quête pour comprendre Anna. En partant de son point de vue plus objectif, en tant que personne extérieure à la situation, Byrne fait remarquer à Lib que, plutôt que de lui permettre de découvrir où Anna peut se procurer de la nourriture, la rigueur de la surveillance pourrait signifier qu’Anna se voit désormais vraiment refuser tout accès à la nourriture. En fin de compte, au lieu d’aider Anna, la conscience de Lib pourrait involontairement contribuer à sa disparition. Lorsque Lib organise une rencontre avec Anna pendant qu’elle et Lib sont en promenade, il lui apparaît clairement qu’elle est en fait affamée. Déconcertée, Lib se rend compte que la science et l’entraînement ne sont pas les moyens de découvrir la vérité sur Anna. Elle doit entrer dans l’esprit d’Anna et découvrir pourquoi elle refuse de manger. Une fois que Lib commence à approfondir les motivations derrière les actions d’Anna et de ses parents, elle et Byrne formulent un plan pour sauver la vie d’Anna.