Dos estudiantes de último año de instituto, Buzz y Rick, corren por un tramo desolado de la carretera de Texas, de camino al partido de fútbol americano Texas-OU en el Cotton Bowl de Dallas. Muy intoxicados, utilizan el teléfono de su coche para llamar y acosar a la locutora de radio Vanita "Stretch" Brock. Al no poder convencerles de que cuelguen, Stretch se ve obligado a mantener la línea abierta. Cuando los dos pasan por delante de una camioneta, Leatherface sale de la parte trasera del camión y arranca el techo con su motosierra. Rick intenta disparar a Leatherface con su revólver, pero éste mata a Buzz. El coche se estrella, matando a Rick.

A la mañana siguiente, el teniente Boude "Lefty" Enright, antiguo Ranger de Texas, y tío de Sally y Franklin Hardesty, víctimas de Leatherface y su familia años antes, llega a la escena del crimen para ayudar a resolver los asesinatos de Buzz y Rick. Lefty ha pasado los últimos trece años buscando la desaparición de su sobrino, investigando los informes de misteriosos asesinatos con motosierra en todo Texas. Es contactado por Stretch, que le lleva una copia de la cinta de audio que grabó el ataque. La manda a paseo, dejando a Stretch y a L.G. para que, a regañadientes, se encarguen de la cobertura radiofónica de un concurso de cocina con chile de Texas y Oklahoma. El ganador resulta ser Drayton Sawyer (actual patriarca de la caníbal familia Sawyer), que declara que su secreto es tener ojo para la "carne de primera".

Mientras tanto, Lefty compra un arsenal de motosierras en una ferretería local. Al principio desconcierta y luego divierte al dueño de la tienda con su brutal prueba de las sierras en un tronco. A continuación, Lefty se dirige a la emisora de radio de Stretch y le pide que ponga la cinta en su programa de radio nocturno para que el público, que antes se había burlado de su caso, tenga que escucharlo.

Drayton, conduciendo a casa tras su victoria en el concurso de cocina con chile, exige a su familia que vaya a la emisora de radio, impulsado por la emisión nocturna de la cinta. Mientras se prepara para salir por la noche, Stretch se enfrenta a Bobby "Chop Top" Sawyer antes de ser atacado por Leatherface. Su compañero de trabajo L.G. Peters es aparentemente asesinado por Chop Top. Leatherface acorrala a Stretch y está a punto de matarla, pero ella lo engatusa para que la perdone. Leatherface vuelve con Chop Top y le hace creer que ha matado a Stretch. Entonces llevan a L.G. a su casa, seguido por Stretch, que queda atrapado dentro de la casa de los Sawyer, un terreno de feria abandonado y decorado con huesos humanos, luces multicolores y restos de feria.

Lefty, que ha estado siguiendo su coche todo el tiempo, llega equipado con motosierras y procede a destrozar la casa antes de encontrar los restos de Franklin. Mientras tanto, Stretch es encontrada por Leatherface, que le pone la cara desollada y el sombrero de L.G. antes de atarle los brazos y marcharse. Más tarde, L.G. sigue vivo y libera a Stretch antes de morir. Drayton encuentra a Stretch y la familia la captura. Chop Top regaña a Leatherface cuando descubre que Stretch sigue viva. La torturan en la mesa, pero llega Lefty y la salva. Stretch huye del suelo, pero Chop Top la persigue. Lefty hiere a Drayton. Lefty y Leatherface se enzarzan en una pelea con motosierras y Leatherface resulta herido de muerte. El moribundo Drayton, aceptando que él y su familia han perdido, toma una granada del cadáver de Nubbins y vuela el suelo, matándose a sí mismo, a Lefty, a Leatherface y al abuelo.

Chop Top persigue a Stretch hasta la cima de una torre de roca. Stretch coge una motosierra que sostiene el cadáver de la abuela de la familia en un santuario y hiere mortalmente a Chop Top, haciendo que caiga de la torre hasta morir. Stretch grita en señal de triunfo y balancea la motosierra en el aire.