Smilla Jasperson (Julia Ormond) ist eine arbeitslose Gletscherforscherin und lebt zurückgezogen in Kopenhagen. Wirklich heimisch fühlt sie sich allerdings nur in Grönland, wo sie bei ihrer Mutter - einer Inuit - aufgewachsen ist. Smilla war noch ein Kind als sie gestorben ist, weswegen sie ihr Vater mit nach Dänemark genommen hat. Aufgrund ihrer schroffen Art kommt sie mit anderen Menschen nicht besonders gut aus, einzige Ausnahme ist der kleine Isaiah (Clipper Miano), ein Inuk-Junge aus der Nachbarschaft. Eines Tages stürzt er vom Dach des Mietshauses, das sie beide bewohnen. Die Polizei geht von einem Unfall aus, doch Smilla hat ihre Zweifel an dieser Theorie und beginnt auf eigene Faust eigene Faust Nachforschungen anzustellen. Dabei bekommt sie unerwartete Hilfe von ihrem mysteriösen Nachbarn (Gabriel Byrne). Ihre Recherchen führen sie schließlich zur "Greenland Mining Company", ein Konzern der offenbar nicht ganz koschere Untersuchungen dem Jungen vorgenommen hat…