De 11-jarige Caterina woont in een sombere, armoedige wijk in Cagliari, de hoofdstad van het eiland Sardinië. Ze heeft een tirannieke vader en een horde broers en zussen, van wie de meesten al op het slechte pad zijn beland. Ze vertelt openhartig - soms rechtstreeks in de camera - over haar liefde voor buurjongen Gigi en haar band met hartsvriendin Luna. Bellas mariposas, gebaseerd op een verhaal van Sergio Atzeni, volgt een dag uit Caterina's leven. De dag waarop ze vreest voor het leven van Gigi, omdat haar broer Tonio gedreigd heeft hem te vermoorden. En de dag waarop ze ontdekt dat Gigi verliefd is op het sletje van de buurt. Maar het is ook de dag waarop Caterina en Luna naar het strand gaan, heel veel ijsjes eten, giechelen en zwemmen.
Achter ieder zwarte wolk schuilt de zon, en de zon straalt altijd.Caterina woont in een sombere wijk van Cagliari (Sardinië), gedomineerd door armoede. Ze heeft een tiran van een vader die bewust werk...