En 1969, dans une prison française, l'agent du FBI Carl Hanratty est chargé de l'extradition de Frank Abagnale, Jr. Ce dernier, recherché par la justice américaine pour avoir escroqué plusieurs millions de dollars en usurpant plusieurs identités, est malade et tente de s'évader de prison. Pour comprendre pourquoi le jeune homme est devenu le plus grand faussaire des années 1960, il faut revenir six années plus tôt quand, adolescent, Frank vit avec son père et sa mère, d'origine française. Après le refus d'un prêt bancaire à son père, la famille est contrainte de déménager dans un appartement. Le jeune Frank découvre que sa mère voit un autre homme et, après s'être fait passer pour un professeur, il s'enfuit, horrifié, de chez lui, alors que ses parents préparent leur divorce. Ce coup dur est le déclencheur de ce que va devenir Frank. Lorsqu'il est à court d'argent, l'adolescent décide de se faire passer pour un pilote d'avion et escroque une compagnie aérienne de près de 2 millions de dollars.
Hanratty se charge de l'affaire, en dépit de ses supérieurs, qui ne veulent pas qu'il s'attache à une affaire sans importance selon eux. Mais l'agent fédéral mènera jusqu'au bout la traque du jeune faussaire. Peu à peu, un lien particulier va s'installer entre Franck et l'agent Hanratty, qui ont pour point commun de côtoyer beaucoup de monde, mais seront seuls quoi qu'il arrive.
Pilote, médecin et avocat, nombreux sont les métiers que Frank va utiliser pour s'enrichir sur le dos du gouvernement. Mais il est découvert par l'agent fédéral, qui comprend ses méthodes et son âge par le biais d'un penchant pour les bandes dessinées. Frank décide donc de s'expatrier afin de continuer ses méfaits. Il est finalement retrouvé plus tard en France par Hanratty, qui le convainc de ne plus fuir, craignant qu'il ne se fasse tuer. Franck décide alors de se rendre, mais à deux conditions seulement : il veut rentrer aux États-Unis pour y être jugé et désire voir son père. L'agent Hanratty accepte.
Dans l'avion le ramenant dans son pays, Frank apprend par l'agent Hanratty que son père est mort quelques mois auparavant en se rompant le cou à la suite d'une chute. Frank, très affecté, parvient à fuir par les toilettes de l'avion, rompant ainsi l'accord qu'il avait passé avec l'agent. Frank veut en fait se réfugier auprès de la seule famille qui lui reste, sa mère. Il découvre avec tristesse que celle-ci a refait sa vie, mariée et maman d'une petite fille. Il comprend qu'il n'a plus rien à voir avec cette vie. Il n'est pas surpris de voir arriver quelque minutes plus tard l'agent Hanratty.
Frank est arrêté, jugé et condamné pour ses méfaits. En prison, il refuse que sa mère lui rende visite, mais accepte d'avoir des nouvelles de sa sœur ainsi que de la seule personne en qui il a confiance, l'agent Hanratty. Celui-ci lui apporte tout ce dont un adolescent a besoin pour vivre et s'épanouir (dont des bandes dessinées, le péché mignon de Frank). Il finit par lui montrer un chèque car il a besoin de ses lumières pour arrêter un nouveau faussaire; alors que Frank détermine sans mal à l'aide de plusieurs détails qu'il s'agit d'un faux, Hanratty le fait libérer et lui confie un poste au FBI, au service de répression des fraudes.
Petit à petit, Frank se lasse de sa nouvelle vie. Il passe devant une boutique de vêtement, où se trouve un uniforme de pilote de ligne, semblable à celui qu'il a porté autrefois. Il l'achète et décide de s'enfuir, mais Hanratty le rattrape et lui dit qu'il est persuadé que Frank finira par revenir si personne ne le poursuit.
Le film se termine en indiquant que Frank est devenu un des plus grand spécialistes en falsification de chèques au monde, qu'il a travaillé de nombreuses années pour aider à arrêter les faussaires les plus ingénieux et qu'il a toujours gardé de bonnes relations avec Hanratty.
Comédie légère et biopic tiré d’une histoire vraie, ce film place néanmoins la figure paternelle au centre de l'histoire. Abagnale se joue de tout le monde, à la manière d'un enfant qui refuserait de grandir, de s'adapter, de se couler dans le moule de la morne sphère des adultes, alors que l'enfant en lui est mort, dévasté depuis le jour où ses parents se sont séparés. Le fils cherche toujours à plaire à son père qui l’a abandonné en laissant partir sa mère. L’agent du FBI prend le relai comme figure paternelle pour un héros qui reste avant tout un adolescent fragile, malgré son apparente maturité.