自稱來自牛津大學的神經病大夫兼學者愛德華·紐蓋特（吉姆·斯特吉斯 Jim Sturgess 飾）輾轉來到了地處偏遠的斯通赫斯特神經病院，他希望跟隨卓有成就的塞拉斯·萊姆教授（本·金斯利 Ben Kingsley 飾）學習相關治療方法。塞拉斯神情陰郁，所采用的治療方法更與當時盛行的方法一模一樣，但是似乎病患的精神狀況都得到了必然程度的緩解和康復。在此期間，愛德華被美麗端莊的貴婦人伊莉莎·格拉芙（凱特·貝金賽爾 Kate Beckinsale 飾）所吸引，這名女子因心因性的歇斯底里癥狀飽受折磨。初來乍到的愛德華隱隱察覺這座病院的詭異之處，而他隨后不久更發明了病院背后那可怕驚人的秘密……本片根據愛倫·坡的短篇小說《塔爾博士和費瑟爾教授的療法》改編。