Florence, Italie. Un couple de collectionneurs décide de vendre un mystérieux tableau dont il a hérité. Persuadés de détenir une oeuvre de Caravage, les époux placent tous leurs espoirs en Sarah, experte en peinture de la Renaissance, afin de réaliser un projet culturel d'ampleur. L'impatience des collectionneurs, les enjeux financiers et les rivalités inhérentes au monde de l'art déstabilisent Sarah, qui doit également dissimuler ses sentiments naissants et incontrôlés envers Lucas, l'argentier du couple. Peu à peu, la découverte de l'oeuvre laisse place à des révélations sur l'histoire mystérieuse de la famille. Caravage aurait-il dissimulé un message dans ce tableau inconnu aux yeux de tous ?
L'ombre de Caravage dépeint une histoire fictive et intrigante sur les secrets des grands peintres, l'ambition des experts et les méthodes pour valider l'authenticité d'une oeuvre, dans un paysage florentin séduisant.