Manuela (Cecilia Roth) es una madre soltera que ha tenido que trabajar arduamente y sin descanso para sacar adelante a su hijo, Esteban, desde que este nació. El día en qué el cumple 17 años lo lleva a ver la obra Un tranvía llamado deseo. Al salir de la función, tratando de conseguir en la calle un autógrafo de la actriz protagonista Huma Rojo (Marisa Paredes), el joven es atropellado y muere. Destrozada por la pérdida y en un intento de superar el dolor, Manuela decide viajar a Barcelona para encontrar a Lola (Toni Cantó), el padre de su hijo. Él es un travesti que ignora que tuvo un hijo y que tiene tiempo de haber desaparecido de las calles de la ciudad. Manuela conoce a Agrado (Antonia San Juan), una mujer transgénero, y a Rosa (Penélope Cruz), una monja embarazada con quienes forma de inmediato una amistad. Ellas son quienes podrían saber el paradero de Lola y están dispuestas a ayudar a Manuela. Todo sobre mi madre es una cinta obre la vida, la pérdida, la amistad y lo que implica sobreponerse a la desgracia.
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