Prisión estatal de Florida - 8 de octubre de 2002 - En la víspera de su ejecución, Aileen Wuornos concede una entrevista en el corredor de la muerte al documentalista británico Peter que embellece su vida antes de convertirse en asesina en serie.

DeLand, Florida - 4 de julio de 1976 - Trabajando como prostituta, Aileen roba y golpea a un cliente llamado Dewey en su camioneta. Mientras pasea por la playa después, Aileen conoce a Jennifer Fell, al novio de Jennifer, Mitch Miller, y al abusivo hermano de Mitch, Grady. Jennifer se encariña con Aileen cuando ésta adopta una postura violenta contra el comportamiento agresivo e insultante de Grady.

Jennifer invita a Aileen a alojarse en la mansión de su adinerado padre, Lewis Gratz Fell. Para sorpresa de todos, Lewis se enamora de Aileen y se casan dos semanas después. Jennifer se muda a la casa de la piscina en señal de protesta. Aileen es arrestada cuando se mete en una pelea de bar con un hombre que intenta violarla.

Lewis y Aileen salen a navegar con Jennifer, Mitch, Grady y el padre de los hermanos, Victor, que es el abogado de la familia Fell. Victor le dice en privado a Lewis que le preocupan los motivos de Aileen para casarse y que quiere investigar su pasado. Aileen y Grady tienen otro altercado físico que termina con Aileen amenazando con matar a Grady.

En un esfuerzo por estrechar lazos, Jennifer lleva a Aileen de compras a una tienda de ropa de lujo. Al percibir que la empleada de la tienda, Courtney, es condescendiente, Aileen monta una escena. Aileen también acusa a Jennifer de haberle tendido una trampa para que la menosprecie.

Jennifer ve a Aileen extendiendo cheques del libro de contabilidad de su padre. Jennifer lleva su preocupación por Aileen a Víctor, quien le explica que no puede hacer nada legalmente ya que Aileen está en las cuentas bancarias de Lewis. Sin embargo, Víctor le da a Jennifer un archivo que detalla el sórdido pasado criminal de Aileen y promete usarlo contra ella.

Víctor se enfrenta a Aileen con el archivo. Aileen y Víctor se enzarzan en una violenta lucha física cuando Víctor le ofrece a Aileen 10.000 dólares para que abandone la ciudad. Aileen coge una pistola del escritorio y dispara a Víctor. Grady entra en la habitación y Aileen también le dispara.

Un misterioso acosador envía a Aileen fotos incriminatorias de ella enterrando los cuerpos de Victor y Grady. Aileen se encuentra con el chantajista en un motel y descubre que es su hermano moribundo Keith. Keith intenta convertir a su hermana a Jesús, pero Aileen asfixia a Keith con una almohada y le dispara.

Jennifer y Mitch localizan a la madre de Aileen, Diane Pittman, en una cafetería. Diane les advierte que su hija es una mentirosa peligrosa.

Después de vengarse de la empleada de la tienda Courtney y de vaciar las cuentas bancarias a las que tiene acceso, Aileen regresa a la mansión. Lewis se enfrenta a Aileen por el robo de su dinero. Aileen golpea a Lewis contra el suelo con su bastón.

Jennifer y Mitch llegan a la casa y encuentran a Lewis en el suelo. Mitch escolta a Lewis fuera mientras Jennifer se enfrenta a Aileen. La pelea física entre Jennifer y Aileen acaba por desbordarse en un barco. Aileen casi mata a Jennifer, pero Lewis regresa a tiempo para tirar a Aileen al agua. Aileen se lava río abajo para reiniciar su vida.

Después de volver al trabajo sexual, Aileen acaba de nuevo en el camión de Dewey. En venganza por haber perdido un diente la primera vez que se vieron, Dewey le da un puñetazo en la boca a Aileen y le estropea los dientes. Años después, Lewis Fell muere por causas naturales.

En su entrevista en la cárcel con Peter, Aileen justifica su relato ficticio de los hechos señalando que muchas otras personas se beneficiaron de su historia. Aileen muere por inyección letal al día siguiente.