La policía japonesa informa a Sara (Natalie Dormer) de que su hermana gemela, Jess (Natalie Dormer), ha desaparecido y se la da por muerta desde que se la vio por última vez adentrándose en el bosque de Aokigahara, donde se sabe que la gente se suicida. Sara está convencida de que Jess está viva, pero en problemas, debido a la telepatía de las gemelas. Va a Japón a buscarla.

En su hotel, Sara conoce a Aiden (Taylor Kinney), un reportero, que acepta ir al bosque con ella. Sara accede a que Aiden escriba un artículo sobre ella y le cuenta la historia de la muerte de sus padres, que, según explica, fue causada por un accidente de tráfico en el que estaban borrachos (aunque el flashback que se ve mientras cuenta la historia muestra dos cadáveres en el sótano). Jess lo había presenciado, pero Sara cerró los ojos.

Al final de su primer día en el bosque, Sara ve una tienda de campaña y ropa que pertenecen a Jess. A pesar de las protestas de su guía, Michi (Yukiuoshi Ozawa), Sara insiste en pasar la noche. Aiden acepta quedarse con ella. Durante la noche, Sara se despierta al oír crujidos en los arbustos. Creyendo que puede ser Jess, sigue el sonido. Encuentra a una de las estudiantes japonesas de Jess, Hoshiko (Rina Takasaki), que le dice que Jess conoce a Aiden y que Sara no debe confiar en él.

Al día siguiente, las sospechas de Sara sobre Aiden aumentan. Aiden niega conocer a Jess, pero Sara encuentra una foto de Jess en su teléfono. Sara huye de él y cae en una cueva subterránea. Allí encuentra a Hoshiko y descubre que es una yurei. Aiden la encuentra y la ayuda a salir de la cueva. Aunque duda, Sara acepta volver a caminar con él.

Michi encuentra la tienda de Jess vacía y organiza un grupo de búsqueda para Sara y Aiden.

Aiden lleva a Sara a un puesto de guardabosques que encontró mientras la buscaba. Sara escucha la voz de Jess desde el interior de un armario y una nota en el suelo diciendo que Aiden la tiene cautiva. Sara mata a Aiden con un pequeño cuchillo, sólo para descubrir que la imagen, la voz y la nota eran alucinaciones.

La puerta se abre al sótano de la comisaría, donde Sara tiene una visión de la noche en que murieron sus padres desde el punto de vista de Jess. Ve que sus padres no murieron en un accidente de coche, sino en un suicidio por parte de su padre. El fantasma de su padre la agarra de la muñeca y ella le corta los dedos con el cuchillo que utilizó para matar a Aiden.

Al volver a salir, Sara ve a Jess corriendo hacia un grupo de búsqueda. Sara la persigue mientras la llama por su nombre, pero Jess no la oye. Mientras Sara sigue corriendo hacia Jess, Hoshiko, la detiene y se interpone en su camino para que Sara no pueda pasar. Hoshiko le muestra a Sara su propia muñeca, que ahora tiene un profundo corte. Cuando Sara cortó los dedos de su padre, en realidad se cortó su propia muñeca. Cuando se da cuenta de esto y muere por la herida, un yurei la arrastra al suelo del bosque.

Jess es rescatada por el grupo de búsqueda. Ella da a entender que sabe que Sara está muerta debido a la telepatía de los gemelos.

Al final de la película, se ve a Michi mirando al bosque. Se revela que es el espíritu de Sara, que le ataca justo antes del papel de los créditos.