1940年代的柏林，八岁的小男孩布鲁诺和同学在外面玩耍后回到家里，发现家里正忙得不可开交。原来身为纳粹军官的父亲被升职将要调遣，母亲正在准备一次聚会。只不过布鲁诺一点儿也高兴不起来，父亲的新职务是在柏林外的一个偏远郊区，全家都要搬过去，这样他不得不离开心爱的家和伙伴们。
一开始布鲁诺很难适应新的生活环境，很快就觉得无聊起来。没有同龄人陪他玩，母亲也禁止他到处走。倒是姐姐从来不讨厌跟他聊天，因为姐姐忙于摆弄自己的布娃娃，或者是跟父亲的下属——一位年轻英俊的中尉科特勒聊天。布鲁诺从自己房间的窗户往外看，有一处很奇怪的农场，人们都穿着条纹睡衣在干活。正当他想试着多去了解一些的时候，他被母亲警告不许接近那里。实际上就连母亲也不太清楚这里，她以为只是住在某个劳动营的隔壁，丈夫隐瞒了这里是杀人工厂奥斯维辛集中营的真相。
一次，布鲁诺为了制作秋千，偶然发现自家的后花园的一个小小杂物间内，有个窗户，可以轻易的爬出这个牢笼般的住所。然而有一天布鲁诺在花园里玩的时候，不小心摔倒把膝盖碰伤了。在厨房干活的穿着条纹睡衣的帕维尔赶过来帮助他包扎了伤口。某天，趁母亲不在意，在房子周围晃悠了几周之后，布鲁诺终于决定越过这个界限。当他开心的跑了一段路，竟来到了一个用电线网制成的围墙边，看到围墙的另一边有一个穿着条纹睡衣的男孩在用手推车倒碎石子。他很惊讶终于在这里发现了可以一起玩的同龄人，布鲁诺以后每天都要偷偷来这里和新朋友希姆尔见面。
几天后布鲁诺荡在荡秋千，他发现天空中有黑色而又刺鼻的烟雾，他问姐姐，而姐姐也不知道发生了什么情况。这时，那位年轻的中尉无意中向布鲁诺的母亲透露了奥斯维辛集中营的事情，布鲁诺妈妈知道了以后，觉得丈夫太残忍并且还欺骗她，她不能忍受。她去质问丈夫，而丈夫对她说这是关系全家人的性命，这是机密。自从这件事以后，布鲁诺妈妈精神不振，每天都唉声叹气，并且经常用言语讽刺布鲁诺爸爸。布鲁诺爸爸考虑到这对孩子影响也不好，决定把他们送到海德堡的姑姑家。
数周过去，布鲁诺对于自己的所见所闻愈加感到困惑，家人教导他所有犹太人都是魔鬼而他与希姆尔的关系却越来越紧密。另一方面，父亲决定把他们和妈妈送到海德堡的姑姑那里去。一想到从此无法再见到这位最好的新朋友，布鲁诺感到很绝望。希姆尔告诉布鲁诺自己的父亲失踪了三天，布鲁诺决定利用最后的时间为他做些事情，于是他穿上了一件希姆尔拿来的条纹睡衣，拿来铁锹，在铁丝网下挖了一个很大的洞，钻了进去。
然而，无情的命运却与小男孩布鲁诺开了一个天大的玩笑，他的生命也将从此划上句号...在毒气室里，布鲁诺抓住了希姆尔的手，他们不知道要发生什么，他们觉得等外面的大雨停了就能回家了。然而抬起头时，毒气室屋顶的小洞里，一股黑色的毒气（实为齐克隆B）正弥漫下来。
当父亲最终寻到那间空空如也的牢房时，绝望地喊着儿子的名字，而与此同时，母亲跪倒在冰冷的铁丝网前，捧着布鲁诺原本的衣服，放声大哭...
镜头静静地对着布鲁诺最后走入的那扇门，门外堆满了那些所谓的，条纹睡衣...
