Ao ouvir no rádio que a cantora brasileira Gloria Baker havia morrido num acidente de carro na Itália, o cineasta Dico resolve fazer um documentário sobre o quarteto de bossa nova Os Desafinados, formado por amigos seus de juventude e do qual Gloria participara como cantora. Para isso, Dico reúne os sobreviventes do grupo numa boate de Copacabana, onde eles costumavam se encontrar nos anos 60.

Da memória deles e das imagens em preto e branco feitas por Dico na época, ressurge a história do pianista Joaquim (Quin), do saxofonista Davi, do baixista Geraldo e do baterista PC.

O sonho do quarteto era se apresentar no show do Carnegie Hall, em Nova York, em dezembro de 1962, que revelaria a bossa nova brasileira ao mundo. Rejeitados pelo empresário do show, eles vão mesmo assim a Manhattan, acompanhados do próprio Dico, que filma tudo. Lá, têm intensa vivência musical e existencial.

Joaquim, que deixara a esposa Luiza grávida no Brasil, conhece Gloria, uma cantora sofisticada e cosmopolita. Os dois se apaixonam. Fracassada a experiência americana, o grupo volta a um Brasil já agitado pelo Golpe Militar de 1964.

Enquanto Dico faz seu primeiro filme, o drama agrário “Bala certeira”, o quarteto prossegue sua carreira musical e Quin permanece dividido entre Gloria e Luiza. Até que, numa turnê na Argentina, a tragédia política atinge Joaquim, o que vai mudar a vida de todos para sempre.