Si la figure du trio hante le cinéma français, de Jules et Jim aux Innocents, Jérôme Bonnell s’empare du sujet avec beaucoup de tendresse et de modernité. À trois on y va déjoue les clichés pour célébrer la libre circulation du désir.
Une mère de famille part pour la première fois seule en vacances avec ses enfants. Une nuit, elle fait la rencontre d'un homme, et tout tourne au cauchemar.