“Die Fotografin” ist die wahre Geschichte von Lee Miller (Kate Winslet), einer Frau, die ihrer Zeit weit voraus war. Mutig und entschlossen, trifft sie Entscheidungen nach ihren eigenen Vorstellungen. Als ehemaliges Fotomodell und Muse des Avantgarde-Fotografen Man Ray, ist Lee Miller es schließlich leid, das Fotosubjekt ihrer männlichen Kollegen zu sein und setzt fortan den Fokus auf ihre eigene Arbeit als Fotografin. Als der Zweite Weltkrieg naht, ändert sich für sie über Nacht fast alles.

Kurz vor dem Blitzkrieg folgt Lee Miller der Liebe ihres Lebens, dem Kunsthändler Roland Penrose (Alexander Skarsgård), in seine Heimatstadt London, wo sie schließlich einen Job als Fotografin für die britische Vogue bekommt. Frustriert von den Einschränkungen, denen sie sich als weibliche Fotografin ausgesetzt sieht, und müde von der Aussage, dass Frauen “ihre Pflicht tun” sollen, während Männer definieren, was das bedeutet, drängt Miller die Chefredakteurin der britischen Vogue, Audrey Withers (Andrea Riseborough), die Erlaubnis zu beantragen, dass sie als Fotografin an die Front gehen darf. Aufgrund ihres Geschlechts wird Miller jedoch abgewiesen. Als sie im britischen System nicht weiterkommt, erhält sie schließlich eine Kriegsakkreditierung aus den USA und macht sich allein auf den Weg an die Front.

Gemeinsam mit ihrem Kollegen David E. Scherman (Andy Samberg) dokumentiert sie über Monate die Schrecken des Kriegs. Sie gehören zu den ersten Fotograf*innen, die bei der Befreiung der Lager von Buchenwald und Dachau dabei sind. Lees Bilder werden zu den stärksten Zeugnissen jener entsetzlichen Verbrechen und brennen sich in die Geschichte ein – aber lassen auch Miller selbst bis an ihr Lebensende nicht mehr los.