Tras una persecución policial, los detectives Halloran y Keith Hunt se enfrentan al criminal Edgar Munsen. Halloran ordena a los oficiales que disparen un gatillo remoto de la mano de Edgar, pero alguien también le dispara a Edgar en el pecho. Antes de caer en coma, Edgar advierte que ha comenzado un juego.

Anna, Carly, Mitch, Ryan y otro hombre se despiertan en una habitación para encontrarse con cubos encerrados alrededor de sus cabezas. A través de un altavoz, la voz de Jigsaw instruye al quinteto a hacer un sacrificio de sangre para liberar sus cerraduras, que se unen a las cadenas tirando de ellas hacia las hojas de sierra incrustadas en cinco puertas. Anna, Carla, Mitch y Ryan se cortan en las hojas, lo que abre sus puertas. La quinta persona aparentemente muere.

Un cuerpo identificado más tarde como Malcolm Neal es encontrado colgado en un parque con un cubo en la cabeza. El doctor Logan Nelson y Eleanor Bonneville realizan una autopsia. Encuentran una memoria flash que contiene un video de Jigsaw afirmando que sus juegos han comenzado de nuevo y no se detendrán hasta que los pecados contra los inocentes sean expiados.

Anna, Carly, Mitch y Ryan entran en un granero donde sus cadenas amenazan con colgarlos del techo. Se revela que Carly ha robado el bolso de una mujer que murió de un ataque de asma mientras la perseguía. A Carly se le presentan tres jeringas numeradas que contienen un antídoto para el veneno en su torrente sanguíneo, solución salina y ácido. Como Carly no está dispuesta a inyectarse cuando el cuarteto comienza a colgar, Ryan apuñala a Carly con las tres agujas. Carly sufre hemorragias hasta morir mientras el ácido derrite su cara. Las otras se liberan automáticamente.

Anna, Mitch y Ryan abren la puerta de la habitación de al lado usando los números de combinación de la cerradura que se encuentran dentro de la jeringa que mató a Carly. Ryan activa una trampa que aprieta un cable alrededor de su pierna.

Logan y Eleanor realizan una autopsia a una mujer muerta encontrada con la cara derretida. Eleanor también identifica evidencia que indica que las dos nuevas víctimas vinieron de un corral.

Halloran y Hunt se enfrentan a Logan por su compañero cuando descubren que Eleanor se registró mucho tiempo visitando un sitio web de fans de Jigsaw. Mientras tanto, otro doctor confirma que la sangre encontrada bajo las uñas de Malcolm Neal pertenece a John Kramer.

Con Ryan aún atrapado, Anna y Mitch buscan una salida bajando de un silo. El grano que cae los atrapa en su lugar mientras que los objetos afilados amenazan con matarlos. Para salvar a Anna y Mitch, según el ultimátum de Jigsaw, Ryan se ve obligado a tirar de una palanca de liberación que corta por completo su pierna atrapada.

Logan advierte a Eleanor que Halloran sospecha que ambos podrían estar involucrados en los nuevos asesinatos. Preocupada por que su fandom la incrimine, Eleanor le muestra a Logan su estudio dedicado a las trampas Jigsaw. Hunt espía secretamente al dúo en el loft de Eleanor.

Alguien sin ser visto secuestra a Edgar del hospital.

De vuelta en el granero, Mitch activa otra trampa de cuchillas impulsada por una motocicleta. Se revela que Mitch vendió a sabiendas una motocicleta con frenos defectuosos a un hombre que murió en la moto. La voz de Jigsaw afirma que la víctima era su sobrino. Mitch es finalmente cortado en tiras en el gran artilugio.

Con la esperanza de disipar el temor del público de que Jigsaw sigue vivo, las autoridades exhuman el ataúd de John Kramer. El cadáver de Edgar Munsen se descubre dentro.

Basándose en las fotos que Hunt tomó previamente, la policía ejecuta una orden de registro en el estudio de Eleanor. Halloran encuentra un cuerpo cortado similar al de Mitch.

Mientras Halloran busca a Eleanor, Hunt intenta arrestar a Logan. Logan afirma que le han tendido una trampa para convencer a Hunt de que Halloran puede estar detrás de los asesinatos de Jigsaw. Hunt confirma que es un oficial de Asuntos Internos que ya investiga a Halloran por corrupción. Logan saca la bala del pecho del cadáver de Edgar y la compara con el arma de Halloran.

Anna y Ryan se despiertan encadenados en otra habitación del granero. Jigsaw se desenmascara como John Kramer. John revela que era el vecino de Anna, y que sabía que ella asfixió a su bebé e incriminó a su marido, quien más tarde se suicidó. Se revela que Ryan causó un accidente que mató a dos de sus amigos del instituto.

John dice, "aquí está tu llave de la libertad" mientras carga una escopeta. John coloca la escopeta en el centro de la habitación y se va.

Eleanor se reúne con Logan para decirle que ha localizado el granero de Jigsaw. Halloran sigue a Logan y Eleanor a la granja de cerdos de Tuck, que pertenecía a la esposa de John Kramer. Mientras tanto, Hunt encuentra piezas de carne de rompecabezas dentro del refrigerador de Halloran, implicando a Halloran en los nuevos asesinatos de Jigsaw.

Halloran irrumpe en Logan y Eleanor mientras exploran el granero lleno de trampas. Los dos hombres se pelean. Eleanor huye fuera. Halloran persigue a Logan y termina drogado por detrás.

Malinterpretando las pistas de John, Anna intenta disparar a Ryan con la escopeta, pero se mata cuando ésta dispara hacia atrás. Ryan se da cuenta de que John escondió las llaves de los grilletes dentro de los casquillos de la escopeta. Ambos podrían haber vivido, pero Ryan permanece atrapado ya que su llave está ahora destruida.

Halloran se recupera y se encuentra con una trampa de corte por láser alrededor de su cuello. Halloran ve a Logan frente a él usando un artilugio similar.

La voz de Jigsaw instruye a ambos hombres a confesar las razones por las que merecen la muerte. Logan confiesa haber sido la persona que etiquetó mal los rayos X de John Kramer, evitando que el cáncer de John fuera diagnosticado cuando aún era tratable. A pesar de su admisión, la trampa del láser aparentemente mata a Logan de todos modos.

Halloran confiesa todo lo que hizo como policía corrupto. Los láseres se desactivan, aunque el collarín se mantiene en su lugar.

Logan se pone de pie, revelando que fingió su muerte y grabó la confesión de Halloran. Logan explica que fue el primer jugador en un juego de rompecabezas de cinco personas que las autoridades nunca descubrieron. John Kramer cambió de opinión y liberó a Logan de la primera habitación mientras que Anna, Carly, Mitch y Ryan siguieron muriendo. Acreditando a Jigsaw con el propósito de su vida, Logan se convirtió en un discípulo que ayudó a John a construir las trampas para sus juegos.

Diez años después de la muerte de John, Logan recreó el primer juego de Jigsaw que giraba en torno a Halloran. Las escenas que involucraban a Anna y a los otros eran en realidad flashbacks mientras que las nuevas víctimas eran criminales de los casos fallidos de Halloran.

Logan cubre los cadáveres putrefactos de Anna y Ryan. Logan acusa a Halloran de haber protegido al informante criminal Edgar Munsen, a quien Logan culpa del asesinato de su esposa. Logan admite que fue el francotirador que disparó a Edgar durante el enfrentamiento inicial. Logan también revela que plantó la sangre de John Kramer en el cuerpo de Malcolm Neal, incriminó a Halloran para que pareciera un imitador de Jigsaw, y manipuló a Eleanor para que corroborara la coartada de Logan. Logan reactiva los láseres de Halloran, que separaron la cabeza de Halloran. Logan sale del granero.