Südengland im 19. Jahrhundert: Die Fossiliensammlerin Mary Anning (Kate Winslet) bekommt in der damaligen männerdominierten Welt nicht die verdiente Anerkennung für ihre Arbeit. Ein Bekannter, der zu einer Forschungsreise aufbricht, lässt seine melancholische Gattin (Saoirse Ronan) bei Mary zur Erholung zurück, was sich für Mary zunächst als eine echte Bürde darstellt. Mary führt die schüchterne, junge Frau nach und nach in die Geheimnisse der Fossiliensuche ein. Dabei verwandelt sich die anfängliche Distanz zwischen den ungleichen Frauen bald in ein für beide ungekanntes Gefühl: in rasend-beglückende Leidenschaft füreinander.

Regisseur Francis Lee, der auch das Drehbuch schrieb, bedient sich hier der wahren Lebensgeschichte seiner Heldin, die es als Fossiliensammlerin seinerzeit zu einem Pionierstatus brachte; dass für die damalige Gesellschaft undenkbar war, dass auch Frauen beim Sex Lust empfinden oder sie gar zusammenleben könnten, illustriert der Film in großer Bildgewalt, die ihren beiden Hauptdarstellerinnen die Gelegenheit zum Strahlen gibt. Dank der Besetzung ist "Ammonite" ein Kosmos an kleinen Gesten, mit denen die Schauspieler ganz Großes zu sagen vermögen.