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En la última década del siglo XIX, la misteriosa viuda Hester Appleyard llega a Australia, atormentada por un pasado secreto. Aquí, en el nuevo mundo, establece una exitosa escuela para señoritas. Pero seis años más tarde, en el Día de San Valentín de 1900, la enigmática directora permite a sus alumnos hacer un picnic en Hanging Rock. Y allí, en el extraño paisaje melancólico, sucede algo impensable.
Las tres alumnas estrella de Hester y una institutriz han desaparecido. Dirigidos por un sargento obstinado, los hombres locales buscan a los desaparecidos. ¿Les ha pasado algo sobrenatural? ¿O se ha producido un ultraje humano? Un joven inglés aristocrático, Michael Fitzhubert, fue la última persona en ver a las niñas, y cuando se abandona la búsqueda, se ve obligado a regresar a la Roca, donde hace un descubrimiento impactante.
La heredera desaparecida de los Rothschild, Irma Leopold, ha sido encontrada notablemente ilesa, pero afirma no recordar nada. Mientras tanto, los rumores se propagan y el sargento dirige su atención a la universidad. ¿Qué secretos se esconden detrás de las puertas cerradas? Su investigación intensifica la paranoia de Hester y ella está segura de que la joven huérfana, Sara, sabe algo sobre la desaparición.
Hester lucha por contener la creciente histeria mientras las réplicas de la desaparición continúan interrumpiendo el viejo orden. Un visitante misterioso evoca recuerdos del oscuro pasado de Hester, mientras que Sara busca escapar de la universidad. Mientras tanto, nos adentramos en la historia de las niñas desaparecidas en los meses previos al picnic, y la mancha oscura del misterio sin resolver continúa extendiéndose.
La institutriz francesa, Mademoiselle, sospecha cada vez más del comportamiento errático de la Sra. Appleyard y teme lo peor cuando le dicen que Sara fue recogida inesperadamente por su tutor, sin que nadie más la vea. Mientras Mademoiselle busca respuestas, el sargento viaja a Melbourne para buscar una última entrevista con Irma, y se revela un voto secreto hecho por las chicas desaparecidas.
Hester está cada vez más segura de que su vengativo esposo está detrás de las desapariciones y la persigue. Mientras se prepara para huir, la llegada del tutor de Sara proporciona una prueba concluyente de las mentiras de la Sra. Appleyard. Mientras Hester viaja a Hanging Rock, finalmente aprendemos todo lo que la llevó a su desaparición. El pasado atormentado del que huyó y las vidas secretas de las universitarias desaparecidas.