Sommerfuglens stemme er en gribende og intens slægtshistorie om Koppelman-familien, hvor temaerne om at opbygge familie, båndene mellem generationer, nedarvede traumer og musikkens helende kraft væves sammen.
Året er 1943, og den talentfulde 24-årige operasanger Ruth Koppelman bliver sendt til Theresienstadt, en af nazisternes rædselsfulde lejre. I denne grusomme virkelighed holder hendes kærlighed til musikken hende oppe, mens en spirende forelskelse i en ung mand giver hende et håb om noget bedre. Et halvt århundrede senere, fra sit jødiske plejehjem i New York, indtaler Ruth sin historie til en gammel kassettebåndoptager.
I 2015 kæmper 40-årige Alexander med en stagnere karriere som sanger og et mislykket fertilitetsforløb med sin kæreste, Gry. Hans mor, musicalstjernen Lillian, blander sig konstant med sine råd og formaninger, men er tavs, når det kommer til hendes egen baggrund. En dag finder Alexander to kassettebånd på Lillians loft, adresseret til ham. En stemme fra fortiden, hvis oprindelse han ikke havde forudset, begynder at afsløre sandheder, der har ligget skjult i årevis.