Sara und Brian Fitzgerald haben einen Sohn und eine Tochter - ihr unbeschwertes Leben nimmt eine tragische Wendung, als sie eines Tages erfahren, dass die zweijährige Kate an Leukämie erkrankt ist. Die Eltern hoffen nun, ein weiteres Kind zu bekommen, das Kates Leben retten könnte. Für die Fitzgeralds, speziell für Sara, gibt es keine Wahl: Sie tun alles, was notwendig ist, um Kate am Leben zu erhalten. Notwendig ist in diesem Fall Anna.
Kate (Sofia Vassilieva) und Anna (Abigail Breslin) sind sich noch näher als Schwestern üblicherweise: Obwohl Kate die Ältere ist, hängt ihr Leben völlig von Anna ab.
Trotz ihres jugendlichen Alters müssen die Schwestern etliche medizinische Verfahren und Krankenhausaufenthalte ertragen - das gehört inzwischen zum Alltag der Familie, die in jeder Lage fest zusammenhält. Die liebevolle Ehefrau und Mutter Sara (Cameron Diaz) hat ihre Laufbahn als Anwältin aufgegeben, um für ihre Tochter da zu sein - manchmal verzweifelt sie selbst an dem unbeirrbaren Engagement, mit dem sie sich für Kates Leben einsetzt. Ihr solider Ehemann Brian (Jason Patric) unterstützt sie in jeder Hinsicht, doch die Willensstärke seiner Frau verdammt sogar ihn zur Passivität. Und der gemeinsame Sohn Jesse (Evan Ellingson) fühlt sich vernachlässigt, weil Kate und Anna ständig im Mittelpunkt stehen.
Doch eines Tages sagt die inzwischen elfjährige Anna „nein". Um ihre medizinische Unabhängigkeit durchzusetzen, beauftragt sie einen Anwalt (Alec Baldwin), der ihren Fall vor Gericht bringt. Die Familie ist gespalten - und Kates anfällige Gesundheit damit dem Schicksal preisgegeben.
„Beim Leben meiner Schwester" (OT: „My Sister's Keeper") ist die Verfilmung von Jodi Picoults gleichnamigem Bestseller - mit ihrer überraschenden Geschichte stellt sie unsere herkömmlichen Auffassungen von Liebe und Zusammenhalt in der Familie infrage - was Heilen tatsächlich bedeuten kann, bekommt hier eine ganz neue Bedeutung.