Bellas Mariposas toont vanuit de achterbuurt van de Sardijnse hoofdstad Cagliari een dag uit het leven van de twaalfjarige Caterina. Het is de dag waarop Caterina vreest voor het leven van buurjongen 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.

Caterina vertelt openhartig - soms rechtstreeks in de camera - over haar liefde voor Gigi, haar band met hartsvriendin Luna, haar tirannieke vader en haar horde broers en zussen, van wie de meesten al op het slechte pad zijn beland.