In de zomer van 1958 is de zeventienjarige Annie voor het eerst weg van huis. Op een zomerkamp ontdekt ze een wereld die groter en vrijer lijkt dan het katholieke dorp waar ze vandaan komt. Ze wordt verliefd, of denkt dat ze verliefd wordt, en belandt in een eerste seksuele ervaring die haar leven blijvend zal tekenen. 

Judith Godrèche baseerde Mémoire de fille op het autobiografische boek van Annie Ernaux en kiest niet voor een eenvoudige terugblik. Wat Annie overkomt laat zich niet gemakkelijk benoemen: verlangen, nieuwsgierigheid, schaamte, begeerd willen worden en machtsverschil lopen voortdurend door elkaar. Juist die dubbelzinnigheid maakt de film actueel. Mémoire de fille kijkt terug naar een meisje dat haar eigen verlangen probeert te begrijpen, en naar een ervaring die tegelijk als een eerste liefdesnacht en als een verlies van controle kan worden herinnerd.