En janvier 1944, alors que la France est sous l'occupation allemande, Julien Quentin (Gaspard Manesse) rejoint son pensionnat catholique où il est au collège. Un nouvel élève, Jean Bonnet (Raphael Fejto) l'intrigue alors qu'il est majoritairement rejeté par ses camarades. Après quelques bagarres, une amitié nait entre eux et Julien comprends le secret de Jean, il est juif et ne s'appelle pas Bonnet mais Kippelstein. Le père Jean (Philippe Morier-Genoud), résistant, le cache comme deux autres élèves juifs.
Mi-fiction, mi-autobiographie, à la fois intime et pudique, Au revoir les enfants est un morceau de l'enfance de Louis Malle mêlé à une amitié fictionnelle que Malle regrette de ne pas avoir réellement vécu. Le père Jean (père Jacques dans la réalité), comme les trois enfants juifs cachés ont vraiment existé. Le titre en lui-même est plein de sens, il évoque à la fois le départ pour le camp, le passage rapide à l'âge adulte des enfants de la guerre et le dernier message de Louis Malle a ses anciens camarades.