En Búfalo, Nueva York, 1887, la heredera estadounidense Edith Cushing es la hija del rico empresario Carter Cushing. Una noche, la joven Edith recibe la visita del fantasma negro y desfigurado de su difunta madre que le advierte: "Cuidado con Crimson Peak".

En 1901, Edith, ahora una autora en ciernes, conoce a Sir Thomas Sharpe, un baronet inglés, y a su hermana, Lucille. Éste busca inversores para su invento, una máquina excavadora que cree que revivirá las desaparecidas minas de arcilla de la finca de su familia. Sin embargo, el Sr. Cushing no está impresionado con el prototipo de Sharpe ni con sus anteriores fracasos a la hora de conseguir capital, por lo que rechaza la propuesta. Sin embargo, Thomas consigue cautivar a una Edith inicialmente quisquillosa y los dos se unen sentimentalmente. Thomas le pide a Lucille que le dé su anillo, una reliquia familiar que ella le entrega con la declaración de que espera que se lo devuelvan.

Cushing siente una aversión personal por los Sharpe y contrata a un detective privado, el Sr. Holly. Holly descubre hechos desagradables sobre los hermanos. El Sr. Cushing soborna entonces a la pareja para que abandone América inmediatamente; además, insiste en que Thomas "rompa el corazón de Edith", lo que provoca que Thomas la insulte despreciando su novela. Al día siguiente, sin embargo, Thomas devuelve el manuscrito de Edith acompañado de una carta en la que explica sus acciones. La pareja se reconcilia y Edith acepta la propuesta de Thomas. Ese mismo día, el Sr. Cushing es brutal y misteriosamente asesinado en su club. El Dr. Alan McMichael, amigo de la infancia de Edith, sospecha de las circunstancias, pero Edith se niega a que investigue más.

Tras el funeral, Edith y Thomas se casan y parten hacia Inglaterra. Llegan a Allerdale Hall, la ruinosa mansión de los Sharpe en Cumberland, que se hunde constantemente en la mina de arcilla roja sobre la que se asienta mientras es erosionada por el clima. Lucille se muestra fría con Edith, mientras que Thomas se mantiene físicamente distante, ya que su matrimonio no se ha consumado. Lucille le ofrece a Edith un té hecho con "bayas de espino" y Thomas la convence de que obtenga la primera mitad de la herencia de su difunto padre para continuar la construcción de su máquina minera. Se acerca el invierno y Thomas menciona que la finca se conoce como "Crimson Peak" (Pico Carmesí) debido a la cálida arcilla roja que se filtra a través de la nieve. Los hermanos hablan de cómo su brutal padre dilapidó la fortuna familiar mientras su madre era dura y distante.

Edith se debilita y empieza a toser sangre. Se ve acosada por inquietantes pesadillas y ve horripilantes fantasmas rojos y esqueléticos por Allerdale. La engaña para que abra un armario, donde descubre cilindros de fonógrafo de cera, y la persigue hasta los sótanos, donde encuentra un baúl cerrado con "Enola" grabado en el pestillo.

Thomas lleva a Edith a una excursión a la oficina de correos local, donde el empleado de correos le da una carta de Italia dirigida a E. Sharpe. Thomas y Edith se quedan atrapados en la nieve durante la noche y aprovechan la oportunidad para hacer finalmente el amor. Lucille arremete contra Edith después de su regreso, aparentemente molesta porque Edith y Thomas se acostaron juntos.

Una de las llaves que lleva Lucille lleva la inscripción "Enola"; cuando Lucille se distrae, Edith la roba. Con ella abre el baúl del sótano y encuentra un gramófono con el que reproduce los cilindros de cera del armario. Entre estos y la carta de la oficina de correos, descubre que Thomas se casó anteriormente con otras tres mujeres ricas, una de las cuales era una italiana llamada Enola Sciotti. Edith se da cuenta de que Lucille la está envenenando y que los hermanos se han comprometido en un plan de "matrimonio y asesinato" para mantenerse y financiar los inventos de Thomas. Cuando Edith va a enfrentarse a su marido y a su cuñada, los sorprende en un abrazo incestuoso. Lucille la empuja desde un balcón, con la esperanza de matar a Edith, pero sólo le rompe la pierna.

Mientras tanto, de vuelta en los Estados Unidos, Alan se ha enterado de lo que el Sr. Cushing descubrió sobre los Sharpe antes de su muerte: Los múltiples matrimonios de Thomas y la estancia de Lucille en una institución mental. Viaja a Allerdale Hall en pleno invierno para rescatar a Edith. Cuando Alan llega, encuentra a Edith herida, pero cuando intenta llevarla de vuelta al pueblo, Lucille se niega. Para entonces, Thomas se ha enamorado de Edith, se siente asfixiado por Lucille y quiere dejarla. Lucille apuñala a Alan en la axila y luego exige a Thomas que termine el trabajo. Deseando proteger a Edith, inflige una puñalada no mortal en el estómago de Alan y lo esconde. Lucille obliga a Edith a firmar una escritura de traspaso que otorga a los Sharpe la propiedad de su finca y admite que asesinó al padre de Edith y a su propia madre cuando se descubrió la relación sexual de los hermanos. Edith apuñala a Lucille e intenta huir. Thomas quema las transferencias y le ruega a su hermana que se vaya con él y comience una nueva vida. Sin embargo, Lucille se da cuenta de que también quiere a Edith con ellos. En un ataque de celos, lo mata apuñalándolo en la cara y luego persigue a Edith. Ayudada por el fantasma de Thomas que sirve de distracción, Edith mata a Lucille con una pala. Edith se despide en silencio de Thomas antes de que éste desaparezca.

Edith y Alan son rescatados por los habitantes del pueblo, mientras que Lucille se convierte en el fantasma negro de Allerdale Hall, atrapado en la mansión, tocando el piano para toda la eternidad. Los créditos finales dan a entender que Edith ha escrito una novela titulada Crimson Peak, basada en sus experiencias.