En 2014, James Donahue encuentra un video en YouTube que contiene una imagen de una mujer que cree que es su hermana Heather, quien desapareció en 1994 cerca de Burkittsville, Maryland, mientras investigaba la leyenda de la Bruja de Blair. Decide viajar al bosque para descubrir la verdad, acompañado de su amigo Peter Jones, la novia de Peter, Ashley Bennett, y la estudiante de cine Lisa Arlington, quien quiere filmar la búsqueda de James como un documental, "The Absence of Closure". Los lugareños Talia y Lane, quienes encontraron y subieron el video, dicen que mostrarán al grupo el lugar donde encontraron la cinta, con la condición de que puedan unirse a ellos.

Mientras caminan por el bosque y al montar el campamento para pasar la noche, Lane y Talia discuten sobre la desaparición de Heather y su equipo de filmación, los asesinatos de 1940-41 por Rustin Parr y otros misteriosos acontecimientos, que atribuyen a la Bruja de Blair. Específicamente, Lane explica que la bruja no fue simplemente dejada atada a un árbol para morir, sino atada en lo alto del árbol con pesas en sus brazos y piernas para actuar como un potro de tortura improvisado.

Misterios en el campamento

El grupo escucha ruidos durante la noche y se despierta a las 2 p.m. para encontrar extrañas figuras de palos colgando de los árboles. Cuando Lisa nota un cordel en la mochila de Lane, él y Talia admiten haber creado las figuras para convencer al grupo de creer, pero también señalan que no hay explicación para los extraños ruidos durante la noche y dormir durante el día. James y sus asociados destierran a Lane y Talia del grupo y se dirigen fuera del bosque.

Después de horas de caminar, los cuatro llegan de nuevo a su campamento original. Lisa pilota un dron para obtener su ubicación, pero desde su punto de vista no pueden ver una salida del bosque. Ashley se enferma debido a una herida en su pie, obligando al grupo a acampar de nuevo. Cuando Peter inspecciona el pie herido de Ashley, nota lo que piensa que puede ser un parásito dentro de la herida. Peter sale del campamento en busca de leña y es perseguido por una entidad desconocida. Un árbol cae sobre él y su cuerpo desaparece.

Encuentros terroríficos

Lane y Talia aparecen en la noche, afirmando que han estado vagando durante cinco días sin un amanecer. Lane cree que el campamento es una alucinación y huye, dejando a la desaliñada y hambrienta Talia. A la mañana siguiente, James y Lisa descubren que todavía está oscuro afuera a las 7 a.m. y descubren figuras de palos más grandes. Talia ve mechones de su cabello atados a una de las figuras. Ashley acusa a Talia de haberlas hecho y rompe la figura con el cabello de Talia por la mitad; Talia misma es entonces partida por la mitad. Una fuerza invisible levanta su tienda al cielo y el grupo se separa.

Ashley encuentra el dron y sube a un árbol para recuperarlo, pero es noqueada y cae del árbol, una entidad desconocida la arrastra. Una tormenta se desata mientras Lisa y James tropiezan con la casa de Rustin Parr, que James había dicho previamente que había sido quemada después de la ejecución de Parr. James escucha a alguien que cree que es Heather gritar arriba, entra en la casa sin Lisa y ve a Peter parado en una esquina.

El final inesperado

Lisa ve a una criatura alta, pálida y de extremidades largas moviéndose entre los árboles, y corre hacia la casa. Entra en el sótano donde encuentra a un hostil Lane que la atrapa en un túnel, diciendo: "Tienes que hacer lo que ella te dice". Escapa del túnel y apuñala y mata a Lane al otro lado. La criatura de extremidades largas emerge del túnel y persigue a Lisa. Ella corre hacia el ático con la cámara de Lane, pasando por un espejo que muestra a Heather, revelando que la cinta encontrada por Lane es en realidad la que está siendo grabada por Lisa, creando el video paradójico que los atrajo a todos al bosque.

Se reúne con James en el ático y tratan de bloquear la puerta. Una luz brillante brilla desde fuera del edificio. James le dice a Lisa que mire hacia la esquina de la habitación y se disculpa desesperadamente con ella antes de que algo entre en la habitación. James es engañado para darse la vuelta, creyendo que escucha la voz de Heather, y desaparece de la vista. Lisa se da cuenta de que morirá si se da la vuelta, así que usa la cámara de Lane para ver lo que está detrás de ella y comienza a caminar hacia atrás. Cree escuchar la voz de James y se da la vuelta, momento en el que es arrebatada. Su cámara cae al suelo. Después de unos momentos, la cámara se apaga.