Die sechzehnjährige Lilja (Oksana Akinshina) wohnt mit ihrer Mutter (Ljubov Agapova) in einer Mietskaserne irgendwo in der ehemaligen Sowjetunion. Ihren Vater lernte sie nie kennen, denn der hatte seine Geliebte während der Schwangerschaft verlassen. Da der neue Freund der Mutter in den USA lebt, träumt Lilja von einem besseren Leben in Amerika und beginnt zu packen. Aber ihre Mutter erklärt ihr, dass sie erst einmal mit Sergej (Tõnu Kark) allein ausreisen werde.

Als die Mutter sich verabschieden will, während Sergej bereits im Auto auf sie wartet, blättert Lilja scheinbar teilnahmslos in einer Zeitschrift und umarmt sie nur flüchtig. Dann rennt sie verzweifelt schreiend hinterher und umklammert ihre Mutter neben dem Wagenschlag. Die befreit sich, lässt sich auf den Beifahrersitz fallen, und Sergej gibt Gas. Lilja läuft dem Auto ein paar Schritte nach und fällt dann in den Dreck.

Sobald Liljas Mutter fort ist, taucht Tante Anna (Lilija Shinkareva) auf und zwingt ihre Nichte, die verhältnismäßig große und komfortable Wohnung mit einer schmutzigen, verwahrlosten Kammer zu vertauschen, die gerade durch den Tod des darin hausenden Greises frei wurde. Tante Anna behauptet, das Geld reiche nicht, um die teurere Wohnung zu bezahlen, doch als Lilja einige Zeit später wieder hinkommt, hat ihre Tante sich dort eingerichtet.

Vergeblich wartet Lilja, die nun ganz allein ist, auf Post von ihrer Mutter und die versprochenen Überweisungen. Statt des erhofften Briefes aus USA kommt eine Vorladung vom Jugendamt. Dort erfährt Lilja, dass ihre Mutter in einer schriftlichen Erklärung auf die Vormundschaft für ihre Tochter verzichtet hat und davon ausgeht, dass sich das Sozialamt um Lilja kümmert; sie werde es jedenfalls nicht tun.

Als Lilja eines Abends ihre Freundin Natascha (Elina Benenson) in die Stadt begleitet und mit ihr in eine Diskothek geht, stellt sie erschrocken fest, dass Natascha für eine Stunde mit einem Mann verschwindet und sich dafür bezahlen lässt. Noch in der Nacht tauchen Natascha und ihr Vater bei Lilja auf. Mit den Worten „ich brauche dein Geld nicht“ drückt Natascha ihr die von dem Freier kassierten Banknoten in die Hand und macht auf dem Absatz kehrt. Ihr Vater blickt Lilja nur verächtlich an. Am nächsten Morgen in der Schule erzählt Natascha, was geschah: Als sie nach Hause kam, entdeckte ihr Vater das Geld, und sie behauptete daraufhin, Lilja habe es von einem Mann erhalten und ihr gegeben. Das Gerücht, Lilja treibe sich als Prostituierte in der Stadt herum, verbreitet sich im Wohnviertel, und während Lilja mit dem elfjährigen Nachbarjungen Volodya (Artiom Bogutjarskij) auf einer Anlagenbank sitzt und trotzig „Lilja 4-ever“ ins Holz schnitzt, verhöhnen junge Männer sie von einem Balkon aus, aber sie steht erst auf, als sie mit der Schnitzerei fertig ist.

Volodya, der von seinem Vater immer wieder hinausgeworfen wird, müsste trotz der Kälte auf der Straße übernachten, wenn Lilja ihn nicht auf der Couch in ihrem Zimmer schlafen ließe. Er hält fest zu ihr, versucht, ihr Mut zu machen und lässt sie an dem Klebstoff schnüffeln, den er sich irgendwo besorgt hat.

Tante Anna weigert sich, Lilja Geld zu geben und rät ihr stattdessen, in der Stadt die Beine breit zu machen wie es ihre Mutter getan habe. Lilja bleibt nichts anderes übrig, als wieder die Diskothek zu besuchen und dort auf einen Freier zu warten. Ein Mann, der dreimal so alt ist wie sie, macht sich über sie her. Lilja erduldet es, muss sich aber anschließend vor Ekel übergeben. Mit dem Geld kann sie immerhin endlich wieder einmal im Supermarkt einkaufen. Auch für einen Basketball reicht es, den sie Volodya nachträglich zum Geburtstag schenkt. Der Junge hat noch nie etwas so Schönes geschenkt bekommen und kann es kaum fassen – aber kurz darauf zersticht sein Vater den Basketball mit einer Schere.

Junge Männer aus der Nachbarschaft dringen in Liljas Wohnung ein und vergewaltigen sie, während einer von ihnen Volodya festhält.

Als Lilja erneut Geld braucht, fährt sie wieder in die Stadt. Nachdem sie mit einem Freier zusammen war, wird sie auf der Straße von einem jungen, sympathischen Russen angesprochen, der bereits in der Diskothek ein wenig mit ihr geflirtet hatte. Andrej (Pavel Ponomarev) fährt sie nach Hause und sagt ihr zum Abschied, er wolle sie gern wiedersehen. Lilja freut sich, endlich einem liebenswerten jungen Mann begegnet zu sein, der sie zu respektieren scheint und nicht gleich mit ihr ins Bett will. Sie vergnügen sich auf einem Rummelplatz und essen in einem amerikanischen Schnellrestaurant. Andrej erzählt Lilja, er lebe in Schweden und sei nur zu Besuch hier. In einer Woche werde er zurückkehren und sie gern mitnehmen. Er schwärmt von Schweden und verspricht, dass er ihr eine schöne Wohnung und eine gut bezahlte Arbeit bei der Gemüseernte besorgt

Lilja ist überglücklich. Volodya misstraut Andrej und warnt Lilja, die seine Bedenken aber nur als Ergebnis seiner Eifersucht abtut.

Als Lilja von Andrej zum Flug nach Schweden abgeholt wird und sie sich von Volodya verabschieden will, läuft er weg. Während der Fahrt zum Flughafen vergisst Lilja den Jungen rasch. Sie freut sich auf das neue Leben in Schweden. Andrej gibt ihr einen gefälschten Pass mit einem Touristenvisum, damit es beim Grenzübertritt keine Schwierigkeiten gibt und erklärt, er könne erst in zwei Tagen nachkommen, denn seine Großmutter sei krank geworden und er müsse sich erst noch um sie kümmern. Sein Chef werde sie in Malmö vom Flughafen abholen und zu ihrer neuen Wohnung fahren.

Tatsächlich bringt ein Mann namens Witek (Tomasz Neumann) Lilja in ein Apartment in einer Mietskaserne am Rand von Malmö, und als er gleich wieder geht, sperrt er die Tür von außen zu. Lilja wundert sich darüber, beginnt dann aber, die paar Sachen auszupacken, die sie mitgebracht hat.

Sie ahnt nicht, dass Volodya sich inzwischen im Treppenhaus vor der Tür ihrer alten Wohnung mit Tabletten vergiftet hat.

Am anderen Morgen liegt sie in der Badewanne, als Witek kommt. Er vergewaltigt sie und bringt sie dann mit seinem Mercedes zu ihrem ersten Kunden: Sie ist bei einem Zuhälter gelandet. Wenn sie davonlaufe oder zur Polizei gehe, werde er sie umbringen, droht Witek. Er hält sie wie eine Gefangene in dem Apartment und holt sie jeden Abend ab, um sie stundenweise Freiern zu überlassen.

Lilja träumt, dass sie mit Volodya auf dem Flachdach eines Wohnblocks sitzt. Er hat jämmerliche Flügel und sagt, er habe sich umgebracht, würde es aber nicht noch einmal tun. Dann erinnert er sie an damals, als sie trotz der Beschimpfung durch die Nachbarn erst „Lilja 4-ever“ fertig schnitzte, bevor sie von der Anlagenbank aufstand. „Sie spucken dich an, aber du bist noch nicht fertig!“

Wenn Sie noch nicht erfahren möchten, wie es weitergeht,
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Als Witek sie wieder abholen kommt und ihr befiehlt, sich zu schminken („du siehst Scheiße aus“), schließt Lilja sich im Bad ein, schneidet sich die Haare kurz und verschmiert sich das Gesicht. Witek wäscht ihr das Gesicht und kauft ihr eine Wollmütze, bevor er sie dem nächsten Freier anbietet. Als er mit einem Interessenten verhandelt, springt Lilja aus dem Auto und rennt los, doch er holt sie ein, schlägt sie zusammen und wirft sie halb bewusstlos auf den Boden in ihrem Apartment.

Wieder träumt Lilja von Volodya. Diesmal weist er sie darauf hin, dass Witek in der Aufregung vergessen habe, die Wohnungstür abzusperren. Obwohl sie sich kaum auf den Beinen halten kann, verlässt Lilja das Haus und läuft durch die Straßen, bis sie zu einer Autobahnbrücke kommt. Dort klettert sie auf das Geländer und springt.

Im Sanitätsauto, wo man versucht, sie wiederzubeleben, glaubt Lilja, mit Volodya in ihrer alten Wohnung zu erwachen. Sie läuft hinunter zu Andrej, der sie zum Flughafen bringen will und wiederholt, was sie von Volodya gehört hat: „Im Winter gibt es gar keine Gemüseernte. Ich komme nicht mit.“ Dann spielt sie wieder mit Volodya auf dem Flachdach eines Wohnblocks – und diesmal hat auch sie kleine weiße Flügel.