„Fräulein Stinnes fährt um die Welt“ erzählt die abenteuerliche Geschichte von Clärenore Stinnes, die als erste Frau die Welt in einem Auto umrundete. 1927 startet sie zusammen mit dem Kameramann, dem Schweden Carl-Axel Söderström, ihre Expedition. Auf der zwei Jahre währenden Reise entspinnt sich zwischen den beiden, die aus unterschiedlichen Lebensverhältnissen kommen, eine anrührende Liebesgeschichte. Doch sie müssen erst die Hindernisse der Reise, ihrer Emotionen und der Konventionen überwinden, ehe sie Partner fürs Leben werden.
Der Film basiert zum einen auf dem reichen Film- und Fotomaterial, das Clärenore Stinnes und Carl-Axel Söderström selbst aufgenommen haben. Zum anderen lebt der Film von Inszenierungen, mit denen markante Stationen und intensive Erfahrungen der Expedition nachempfunden werden.