Après la mort de son entraîneur dont elle était très proche, Yseult, une boxeuse transgenre, se rapproche de la famille de ce dernier. Mais la jeune femme porte un lourd secret qui, si elle l'avouait, ferait tout basculer. 
Archives d'un coeur explore les thématiques liées au deuil, à l'identité et à l'obsession, raconté comme un puzzle à rebours. Le film passe du drame au thriller psychologique à travers un procédé de narration éclaté et de révélations progressives.