Il giovane fotografo Yaniv “Nev” Schulman vive con suo fratello Ariel a New York City. Abby Pierce, una bambina prodigio di 8 anni, artista nelle campagne di Ishpeming, Michigan, manda a Nev un dipinto di una delle sue foto. Diventano amici su Facebook, che si allarga alla famiglia di Abby, compresa sua madre Angela (Wesselman); il marito di Angela, Vince, e l’attraente sorellastra maggiore di Abby, Megan, che vive a Gladstone, Michigan.
Per un documentario, Ariel e Henry Joost filmano Nev mentre inizia una relazione online con Megan. Lei gli manda MP3 di cover di canzoni che esegue per lui, ma Nev scopre che sono tutte prese da performance su YouTube. Più tardi trova le prove che Angela e Abby hanno mentito su altri dettagli della carriera artistica di Abby. Ariel spinge Nev a continuare la relazione per il documentario, anche se Nev sembra riluttante a continuare. I fratelli decidono di andare in Michigan per fare un’apparizione improvvisata a casa dei Pierce e affrontare direttamente Megan. Quando arrivano a casa, Angela ci mette un po’ ad aprire la porta, ma è accogliente e sembra felice di incontrare finalmente Nev di persona. Gli dice anche che ha recentemente iniziato la chemioterapia per un cancro all’utero. Dopo aver lasciato diversi messaggi mentre cercava di chiamare Megan, Angela accompagna Nev e Ariel a vedere Abby di persona. Mentre parla da solo con Abby e la sua amica, Nev viene a sapere che Abby non vede mai sua sorella e dipinge raramente.
La mattina dopo, Nev si sveglia con un messaggio di Megan che dice che ha avuto un problema di alcolismo di lunga data e che ha deciso di andare in riabilitazione e non può incontrarlo, cosa che viene confermata da uno degli amici di Facebook di Megan, ma Nev si rende conto che questa è probabilmente un’altra bugia di Angela. Dopo aver incontrato la famiglia a casa loro, Angela ammette che le foto di Megan erano di un amico di famiglia, che sua figlia Megan è davvero in riabilitazione e che Angela aveva davvero dipinto ognuno dei quadri che aveva inviato a Nev. Nev si rende così conto che, pur credendo di parlare con Megan, era in realtà Angela che si fingeva lei con un account Facebook alternativo e un cellulare. Mentre si siede per un disegno, Angela confessa che i vari profili Facebook erano tutti mantenuti da lei, ma che attraverso l’amicizia con Nev, si era riavvicinata al mondo della pittura, che era stata la sua passione prima di sacrificare la sua carriera per sposare Vince, che ha due figli gravemente disabili mentali che richiedono cure costanti. Attraverso una conversazione con lo stesso Vince, i fratelli apprendono che Angela gli aveva detto (falsamente) che Nev le pagava i dipinti, e che lui l’aveva incoraggiata a cogliere l’opportunità di averlo come mecenate.
Vince, parlando con Nev, racconta la storia di come il merluzzo vivo veniva spedito insieme al pesce gatto nelle stesse vasche per mantenere il merluzzo attivo, e quindi garantire la qualità del pesce. Spiega inoltre questo come una metafora su come ci sono persone nella vita di ognuno che li tengono all’erta, attivi e sempre pensanti. È implicito che lui crede che Angela sia una di queste persone.
Qualche tempo dopo, Nev riceve un pacchetto etichettato come proveniente da Angela stessa; è il disegno completato su cui lei ha lavorato durante il loro incontro, anche se Nev sembra ambivalente nei suoi sentimenti al riguardo.
Un testo sullo schermo informa poi lo spettatore che Angela non aveva il cancro, non c’era nessuna Megan a Dawn Farms, e lei non conosce la ragazza nelle foto. Nel corso della loro corrispondenza di nove mesi, Angela e Nev si sono scambiati più di 1.500 messaggi. È stato rivelato più tardi che la ragazza nelle foto era Aimee Gonzales, una modella e fotografa professionista, che vive a Vancouver, Washington, con suo marito e due figli. Nell’ottobre 2008, due mesi dopo i fatti, Ronald, uno dei figli gemelli di Vince, è morto. Angela ha disattivato i suoi altri 15 profili e ha cambiato il suo profilo Facebook con una sua foto, e ora ha un sito web per promuoversi come artista. Nev è ancora su Facebook e ha più di 732 amici, compresa Angela.