Depuis son château, la petite Sophie ne peut résister à la tentation de l'interdit et ce qu'elle aime par dessus tout, c'est faire des bêtises avec son cousin Paul. Lorsque ses parents décident de rejoindre l'Amérique, Sophie est enchantée. Un an plus tard, elle est de retour en France avec son horrible belle-mère, Madame Fichini. Mais Sophie va pouvoir compter sur l'aide de ses deux amies, les petites filles modèles, et de leur mère, Madame de Fleurville pour se sauver des griffes de cette femme.

Le roman, inspiré de faits réels, se déroule durant l'été 1917 en Angleterre, à Cottingley. Elsie, 16 ans, s'occupe de sa cousine Frances, 9 ans, venue vivre chez elle avec sa mère, le temps que la guerre se termine. Un jour, réprimandées après une promenade, les cousines inventent une excuse  : elles ont vu des fées près du ruisseau  ! Pour le prouver, Elsie, passionnée de photographie, prend en photo Frances posant devant des fées en carton. Le truquage est si réussi que leurs mères, émerveillées, les croient. Elles décident de prendre une autre photo…