Na zijn pensioen bij de Argentijnse rechtbank besluit Benjamín Espósito (Ricardo Darín) een boek te schrijven over een oude zaak die hem nooit heeft losgelaten. In 1974 wordt een jonge, pasgetrouwde vrouw verkracht en vermoord. Espósito moet de afschuwelijke misdaad onderzoeken. Al snel denkt hij te weten wie de dader is. Met het onderzoek, waarbij hij veel tegenwerking krijgt, brengt hij zichzelf, zijn alcoholistische collega Pablo Sandoval (Guillermo Francella) en zijn nieuwe baas Irene Menéndez Hastings (Soledad Villamil), op wie hij heimelijk verliefd is, in gevaar. El secreto de sus ojos, een thriller en liefdesdrama van Juan José Campanella (El hijo de la novia), werd bekroond met de Oscar voor beste niet-Engelstalige film.