Creyendo que su hija es Sadako reencarnada, la psíquica Hatsuko Sofue se prepara para incendiar el armario con candado donde la niña está confinada. El fantasma de Sadako se libera de una pila de rocas que oculta una cueva en la isla de Oshima para aparecer dentro del apartamento de Hatsuko. La niña escapa sobrenaturalmente del armario para unirse a Sadako. Hatsuko se derrumba asustada mientras su rincón del complejo de apartamentos Numata estalla en llamas.

En el Hospital General de Kurokawa, la psicóloga clínica Dra. Mayu Akikawa examina a la paciente emocionalmente inestable Sra. Kurahashi. El supervisor de Mayu, el Dr. Fujii, advierte a Mayu que no se haga demasiado amiga de pacientes impredecibles como Kurahashi.

Vagando sola por las calles, la hija de Hatsuko se derrumba después de encontrarse con el fantasma de una mujer que saltó de un puente hacia su muerte. La policía lleva a la misteriosa niña al hospital.

Los detectives informan a Fujii y Mayu del incendio que mató a cinco personas, incluyendo a la presunta pirómana Hatsuko, en el edificio de apartamentos. Los detectives añaden que no hay ningún registro público de la niña, que Hatsuko crió en secreto. La niña explica que su madre la llamaba Sadako, aunque su verdadero nombre sigue siendo desconocido. Mayu ve a la niña derribar telekinéticamente juguetes mientras la entrevistan.

Kazuma, el hermano de Mayu que abandonó los estudios, trabaja con el consultor de marketing web Yusuke Ishida para impulsar su presencia en Internet como una aspirante a personalidad de YouTube. Ishida recomienda grabar una aterradora experiencia urbana para entusiasmar a la menguante audiencia de Kazuma. Kazuma decide investigar el incendio del edificio de apartamentos.

Otros niños del hospital se burlan de la misteriosa chica como un paria debido a su inquietante comportamiento. La chica lanza telekinéticamente un carro rodante a sus matones.

La chica se derrumba después de ver una visión de un anciano moribundo en un ascensor. Cuando Mayu la consuela después, la chica le cuenta a Mayu que está encerrada en el armario de su madre. La niña siente que Mayu también tuvo una infancia solitaria. La niña se derrumba después de ver el fantasma de Sadako reflejado en un televisor.

Ishida contacta con Mayu para informarle que su hermano desapareció tras su visita al apartamento de Hatsuko Sofue. Mayu ve el video en línea de la investigación de Kazuma, que muestra talismanes cubriendo el interior del armario donde la niña fue encarcelada. Kazuma huye asustado cuando se encuentra con el fantasma de Sadako. Mayu se detiene en una extraña imagen de cráneos bajo el agua.

Mayu se encuentra con la Sra. Kurahashi en un pasillo vacío del hospital. Se produce un altercado cuando Kurahashi se da cuenta de que Mayu le tiene miedo. Antes de que la ira de Kurahashi se intensifique completamente, la chica entra en ella. La chica entonces se derrumba.

El video de un pozo de repente se reproduce en un televisor del vestíbulo. Sadako sale del pozo, luego de la televisión, y finalmente sube a la cima de Kurahashi. Sadako también agarra a Mayu, que se desmaya.

Cuando se recupera, Mayu descubre que la niña fue llevada a la UCI en coma. Kurahashi es readmitida para cuidados psiquiátricos. Mayu le cuenta a Fujii que vio a una mujer fantasmagórica de pelo largo.

En un sueño, Mayu revive la experiencia de la misteriosa niña de estar encerrada en un armario mientras su madre la acusa de ser la reencarnación de Sadako. Creyendo que la desaparición de su hermano está relacionada, Mayu va a ver a Kurahashi exigiendo saber quién es Sadako. Kurahashi cuenta la historia de la madre de Sadako, Shizuko Yamamura, una clarividente que se suicidó tras ser acusada de fraude. La hija de Shizuko, Sadako, poseía la habilidad de golpear a la gente con un pensamiento. Temeroso de su poder, el padre de Sadako arrojó a la niña a un pozo para matarla, pero creó una maldición que mató a mucha gente.

Cuando Kurahashi la agarra, Mayu ve una visión de Kazuma y Sadako. Kurahashi advierte que el hermano maldito de Mayu no puede ser salvado. Después de que Mayu se va, el agua se acumula en el techo de Kurahashi. Sadako emerge de debajo de la cama para matar a Kurahashi.

Mientras ve otro video en línea de su hermano, Mayu ve imágenes de una cueva, un bebé reflejado en un ojo, cuerpos que se levantan del agua, una mujer que cae a su muerte desde un acantilado, los cráneos sumergidos vistos anteriormente, y también a su hermano. Ishida llama para decir que él también vio el extraño video, aunque no sabe cómo fue subido.

Mayu e Ishida se encuentran. Ishida le cuenta a Mayu sobre una cueva en la isla de Oshima en Izu que se convirtió en un santuario para los sacerdotes muertos hasta que fue sacada de los límites por un derrumbe. Una foto del santuario muestra un talismán como el que se ve dentro del armario de la chica. Ishida también menciona una leyenda urbana sobre un video maldito que una vez circuló por Internet. Mayu conecta las notas de Ishida con el origen de Sadako y concluye que Sadako nació en la isla de Oshima.

Mientras toma un ferry hacia la isla, Mayu advierte a Ishida que las circunstancias relativas a la misteriosa crianza de la niña resucitaron de alguna manera la maldición de Sadako. En la cueva, Mayu e Ishida se encuentran con una anciana que les dice que los bebés no deseados fueron dejados para que murieran dentro del santuario y que Sadako se alimenta de sus almas. Mayu menciona que ella y su hermano crecieron como huérfanos y se pregunta si ella y Kazuma fueron llamados por Sadako para reunirse en el santuario de la cueva con otros espíritus abandonados.

A pesar de las advertencias sobre la marea alta, Mayu e Ishida investigan la cueva por la noche. Una mano fantasmagórica tira de Mayu a través de una pila de rocas, dejando a Ishida fuera.

Mayu se entera de que Shizuko Yamamura realmente abandonó a su hija cuando ve una visión de la mujer que deja a Sadako en la cueva cuando es un bebé. Sadako sobrevivió, y así fue como manifestó su horrible poder.

Aparece una visión de la misteriosa niña. Cuerpos retorcidos salen de una piscina para empezar a arrastrar a la niña bajo el agua. Mayu abraza a la niña, promete cuidarla y le ruega que se defienda. Al mismo tiempo, en el hospital, la niña sale del coma. Mayu ve los cráneos y huesos bajo el agua mientras la visión de la niña se desvanece.

Ishida finalmente entra en la cueva. Él y Mayu encuentran a Kazuma. Mientras la luna llena se alinea con una abertura circular en la parte superior, Sadako se levanta para atacar a Mayu. Kazuma se sacrifica para rescatar a su hermana. Sadako ahoga a Kazuma bajo el agua.

Ahora mentalmente inestable, Mayu se recupera como paciente en su antiguo hospital. Antes de ser dada de alta, la niña agradece a Mayu por ayudarla a salir del coma. Dejada sola después, Mayu se estremece con el sonido del agua que gotea. Sadako entonces acecha a Mayu en su habitación.