自称来自牛津大学的精神病医生兼学者爱德华·纽盖特（吉姆·斯特吉斯 Jim Sturgess 饰）辗转来到了地处偏远的斯通赫斯特精神病院，他希望跟随卓有成就的塞拉斯·莱姆教授（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）学习相关治疗方法。塞拉斯神情阴郁，所采用的治疗方法更与当时盛行的方法迥然不同，不过似乎病患的精神状况都得到了一定程度的缓解和康复。在此期间，爱德华被美丽端庄的贵妇人伊莉莎·格拉芙（凯特·贝金赛尔 Kate Beckinsale 饰）所吸引，这名女子因心因性的歇斯底里症状饱受折磨。初来乍到的爱德华隐隐察觉这座病院的诡异之处，而他随后不久更发现了病院背后那可怕惊人的秘密……
本片根据爱伦·坡的短篇小说《塔尔博士和费瑟尔教授的疗法》改编。