Filmen foregår i Los Angeles i 1920'erne og fortæller historien om Christine Collins (spillet af Angelina Jolie), en enlig mor, hvis ni-årige søn, Walter, forsvinder. Christine er desperat efter at finde sin søn og henvender sig til Los Angeles Police Department for at få hjælp.
Men politiet, der er ivrige efter at afslutte sagen hurtigt, præsenterer Christine for en dreng, som de hævder er Walter, efter flere måneder. På trods af Christines insisteren på, at drengen ikke er hendes søn, tvinger politiet hende til at acceptere ham.
Mens Christine fortsætter med at kæmpe for sandheden, afslører hun et foruroligende net af korruption og misbrug i LAPD. Hun erfarer, at politiet har bortført børn og udgivet dem som fortabte eller løbske unge for at opfylde deres kvoter og opretholde en høj opklaringsprocent. Christines ubønhørlige stræben efter retfærdighed, som får støtte fra en sympatisk læge og en pastor, afslører afdelingens forseelse og fører til reformer.
Til sidst, gennem indsatsen fra en privatdetektiv hyret af Christine, bliver den rigtige Walter opdaget, som bor kun et par gader væk fra Christines hjem. Det viser sig, at han var blevet kidnappet af en seriemorder ved navn Gordon Northcott, som holdt ham fanget og misbrugte ham sammen med andre børn. Walter bliver reddet, og sandheden om LAPD's handlinger kommer frem.
"Cangeling" er et kraftfuldt drama, der kombinerer elementer af kriminalitet, mystik og sociale kommentarer.