Transamerika, ameliyat öncesi son günlerini yaşayan muhafazakar bir transseksüel olan Bree'nin hikayesini anlatır. Tam cinsiyet geçiş sürecini tamamlamak üzereyken, hiç bilmediği bir oğlu olduğunu öğrenir.

Doktorunun ısrarıyla, bu genç adamı hapisten çıkarmak için kendini bir sosyal hizmet uzmanı olarak tanıtarak uzun bir yolculuğa çıkmak zorunda kalır. Bree ile oğlu Toby, Amerika'nın geniş otoyollarında birlikte seyahat ederken, birbirlerine yabancı iki insan olarak başladıkları bu yolculuk yavaş yavaş şekil değiştirir.

Yol boyunca yaşadıkları beklenmedik karşılaşmalar ve samimi sohbetler, aralarında hassas bir bağın oluşmasına zemin hazırlar. Bree, oğlunu tanıdıkça kendi katı kuralları ve önyargılarıyla yüzleşmeye başlar.

Bu fiziksel yolculuk, aynı zamanda her iki karakter için de derin bir içsel keşif sürecine dönüşür. Bir yandan aile, kimlik ve kabul edilme temalarını işlerken, diğer yandan iki farklı dünyadan gelen insanın nasıl ortak bir dil bulabildiğini gösterir.

Yolun sonunda, başlangıçtaki sırlar ve yanlış kimlikler yerini gerçek bir ilişkinin tohumlarına bırakır.