De niño, Ed Gein, de Wisconsin, sufre abusos físicos y psicológicos a manos de su madre, Augusta, fanática religiosa, y de su padre, George, alcohólico. Un año después de la muerte de su padre, Ed sale de caza con su hermano mayor, Henry, y los dos se enzarzan en una discusión sobre el deseo de Henry de irse de casa y la devoción de Ed por Augusta. Cuando Henry insulta a su madre, Ed monta en cólera y le golpea; al recuperar la cordura mientras Henry se desmaya, Ed entra en pánico y provoca un incendio, al que se atribuye la muerte "accidental" de Henry.

Augusta muere más tarde de un ataque, dejando a Ed solo en su desolada granja de Plainfield, que un abatido Ed deja caer en un estado de deterioro, con la excepción de la habitación de su madre, que Ed sella. Viviendo de los subsidios agrícolas y del dinero que gana alquilando tierras y cuidando a los niños del vecindario, el cada vez más inestable Ed pasa su abundante tiempo libre haciendo excursiones nocturnas a los cementerios locales. Ed desentierra los cadáveres de ancianas recientemente fallecidas, a las que intenta revivir inútilmente antes de decorar partes de su casa con trozos de ellas. Los habitantes del pueblo se dan cuenta de lo perturbado que parece Ed, pero lo consideran nada más que un excéntrico inofensivo con un sentido del humor morboso y una obsesión por la literatura gráfica sobre el crimen, las tribus caníbales cazadoras de cabezas y el nazismo.

Ed empieza a sufrir alucinaciones con Augusta, que cree que se pone en contacto con él desde el más allá, ordenándole que la resucite y que haga el trabajo del Señor asesinando a mujeres pecadoras. La primera víctima de Ed es la dueña de una taberna local, Mary Hogan, a la que hiere con una pistola antes de llevarla a su casa, donde la deja atada a una cama. Pasan días antes de que Mary sucumba a sus heridas, momento en el que Ed mutila y se come sus restos, utilizando lo que queda para añadirlo a un "traje de carne" femenino que ha estado construyendo.

Los delirios de Ed empeoran y se convence de que la muerte de Mary ha traído de vuelta a Augusta. Una alucinación de Augusta acaba implorando a Ed que asesine a Collette Marshall, la propietaria de una ferretería a la que Ed había intentado cortejar sin éxito. Ed dispara de mala gana a Collette y transporta su cuerpo a su casa antes de cenar con los Hills, una familia vecina a la que sorprende con "filetes de venado". El empleado de Collette, Brian, regresa de un viaje de caza y llama a la policía tras encontrar la tienda llena de sangre.

Brian se convence de que Ed, cuyo comportamiento hacia Mary y Collette siempre le había parecido desconcertante, es el responsable de las desapariciones de las mujeres. Brian corre a la casa de Ed, donde desentierra el cuerpo de Collette recién decapitado y "vestido". Deseando vengar la muerte de sus amigos, Brian sigue la pista de Ed hasta la residencia de los Hill, pero el sheriff Stillwell le convence de que no le dispare y lo arresta.

La película termina con un montaje no lineal que consiste en que los agentes descubren pruebas en la casa de Ed, entrevistas con Ed después de haber sido internado en un hospital psiquiátrico, y escenas en las que Ed intenta mantener sus impulsos bajo control a través de la oración y los rituales, y otras en las que exhuma cadáveres, sólo para volver a enterrarlos después de salir de un estado de fuga. Un intertítulo indica que Ed fue enterrado junto a su madre tras morir de insuficiencia respiratoria en 1984.