Ambientada en 1964 en una iglesia católica en el Bronx, la película comienza con el padre Flynn (Philip Seymour Hoffman), dando un sermón sobre la naturaleza de la duda, señalando que, como la fe, puede ser una fuerza unificadora. Esa noche, la hermana Aloysius (Meryl Streep), la estricta directora de la escuela, discute el sermón en la cena con sus compañeras, las Hermanas de la Caridad de Nueva York. Las cuestiona sobre si alguien ha observado un comportamiento inusual del padre Flynn para dar motivo al sermón, y les encarga estar alerta sobre algo raro que vean. La hermana James (Amy Adams), una joven ingenua y maestra en el colegio, observa la proximidad entre el padre Flynn y Donald Miller, el primer alumno negro aceptado en el colegio. Cierta vez, durante su clase, le piden a Donald que vea al Padre en la Rectoría. Cuando regresa, Donald está angustiado y la hermana James detecta un olor a alcohol en su aliento. Más tarde, mientras sus estudiantes están aprendiendo un baile, ella ve al padre Flynn poner una camiseta blanca en el casillero de Donald. Tal como pidió la hermana Aloysius, la hermana James le avisa de lo ocurrido.

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