En romantisk komedie fra Londons kunstverden Annie McDee er 31 år og ikke på høyden. Hun er blitt forlatt av samboeren, strever med sin alkoholiserte mor og har - som kokk for en mektig kunsthandlerfamilie - en arbeidsgiver fra helvete. Da hun en dag, på jakt etter en passende gave til en upassende mann, snubler over et gammel maleri i en brukthandel, har hun ingen aning om hva hun har oppdaget. Snart er en intetanende Annie viklet inn i Londons heftige kunstverden, der russiske oligarker i eksil, grådige sjeiker, desperate auksjonarier og skruppelløse kunsthandlere kappes om å få fatt i maleriet, som viser seg å være et mesterstykke fra attenhundretallet med tittel «Kjærlighetens usannsynlighet». I sin jakt på kunstverkets sanne identitet skal Annie komme til å avsløre noen av de mørkeste hemmelighetene i Europas historie - og underveis kanskje klare å åpne seg for kjærligheten igjen. Kjærlighetens usannsynlighet er en romantisk komedie full av fargesterke karakterer og sviende satire over Londons dekadente og iblant absurde kunstverden.
Annie McDee har en intetsigende jobb og er alene etter at samboeren forlot henne. En dag leter Annie etter en gave til elskeren sin i en brukthandel. Midt i virrvarret av ubrukelige ting står et gammelt maleri. Hun kjøper bildet og forbereder en middag for to, men elskeren kommer ikke, så gaven blir stående på peishylla og samle støv. Men så viser det seg at Annie har snublet over «Kjærlighetens usannsynlighet», et tapt mesterverk av Antoine Watteau, en av de mest innflytelsesrike franske malerne fra attenhundretallet. Snart trekkes Annie ufrivillig inn i kunstverdenen og forfølges av en rekke interessenter som gjør alt for å få maleriet hennes. I sin søken etter maleriets sanne identitet avdekker Annie noen av de mørkeste hemmelighetene i europeisk historie. Hun lærer en hel del om seg selv, noe som åpner opp for muligheten for å bli forelsket igjen.
