Paris, été 1891. Joseph Roulin, ami de Vincent Van Gogh, demande à son fils, Armand, de remettre en mains propres la dernière lettre du peintre, désormais mort, à son frère Theo. Apprenant que ce dernier est lui aussi décédé, Armand Roulin va mener l'enquête sur la mort de l'artiste. En interrogeant ceux qui l'ont connu, il découvre combien sa vie a été surprenante et passionnée. Et qu'elle conserve une grande part de mystère…