Hathaway speelt Franny, een kandidate voor een PhD in antropologie. Wanneer ze verneemt dat haar broer een ongeluk heeft gehad en in een coma ligt, reist ze af naar haar familie in Brooklyn. Franny komt erachter dat haar broer dol is op de muzikant James Forester (Johnny Flynn) en ze besluit hem op te sporen. Op den duur ontstaat er een onverwachte relatie tussen de twee.
Song One bevat liedjes van Jenny Lewis en Jonathan Rice, evenals live optredens van Sharon Van Etten, de Felice Brothers, Dan Deacon, Paul Whitty, Naomi Shelton, de Gospel Queens, Cass Dillon en Elizabeth Ziman. De film komt in de VS uit op 23 januari 2015.