自稱來自牛津大學的精神病醫生兼學者愛德華·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精神病院，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。塞拉斯神情陰鬱，所採用的治療方法更與當時盛行的方法迥然不同，不過似乎病患的精神狀況都得到了一定程度的緩解和康復。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症狀飽受折磨。初來乍到的愛德華隱隱察覺這座病院的詭異之處，而他隨後不久更發現了病院背後那可怕驚人的祕密…… 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。