Adapté du roman homonyme écrit par Evelyn Piper, Bunny Lake a disparu s’ouvre sur un générique de Saul Bass assez troublant dans la mesure où la musique de Paul Glass, plutôt enjouée, accompagne le gros plan d’une main déchirant l’écran pour laisser apparaître la liste des noms et le titre. Puis nous faisons connaissance avec l’Américaine Ann Lake (Carol Lynley), qui inscrit sa petite fille de quatre ans Bunny dans une école maternelle en Angleterre. Lorsqu’elle revient la chercher, l’enfant n’est pas là, et personne ne l’a vue ou n’a entendu parler d’elle. Avec son frère (Keir Dullea), elle commence à enquêter et s’inquiète rapidement. L’inspecteur Newhouse (Laurence Olivier), chargé de l’affaire, épuise une à une toutes les possibilités, et finit par douter de l’existence même de Bunny. D’autant que, aux dires du frère, la jeune maman jouait, dans son enfance, avec une amie imaginaire qu’elle avait baptisée Bunny. Pour prouver ses dires, Ann va donc tenter par tous les moyens de retrouver des objets ayant appartenu à Bunny ou des témoins l’ayant vue. Mais tout ce qui concerne la fillette a été subtilisé, et personne ne se souvient d’elle.