El tranquilo suburbio de New Salem está siendo aterrorizado por un asesino en serie que secuestra y tortura a mujeres jóvenes, manteniéndolas cautivas durante semanas antes de asesinarlas. Aubrey Fleming, pianista y aspirante a escritora, parece ser su última víctima cuando desaparece durante una noche de fiesta con sus amigos. Más tarde se la ve atada y amordazada en una mesa de operaciones mientras sus manos están expuestas al hielo seco. A medida que pasan los días, el grupo especial del FBI convocado para seguir la pista del asesino empieza a perder la esperanza de encontrarlo antes de que sea demasiado tarde.

Una noche, a última hora, un conductor descubre a una joven al lado de una carretera desierta, desaliñada y gravemente herida, con una de sus manos y piernas amputadas. La chica, que es idéntica a Aubrey, es llevada al hospital, donde los angustiados padres de Aubrey, Susan y Daniel, esperan a su lado mientras ella pierde el conocimiento. Cuando por fin es capaz de hablar, sorprende a todos al afirmar que es una stripper sin suerte llamada Dakota Moss. Convencidos de que Aubrey sufre un trastorno de estrés postraumático, sus médicos, padres y agentes de la ley sólo pueden esperar que el descanso y la terapia le devuelvan la memoria. Pero tras regresar a la casa de sus padres en los suburbios, ella sigue insistiendo en que no es quien ellos creen que es.

Un psicólogo del FBI cree que Dakota es un personaje delirante de Aubrey, y los agentes especulan que el personaje funciona para distanciar y proteger a Aubrey de los hechos ocurridos. Al examinar el ordenador portátil de Aubrey, descubren una pequeña historia sobre una chica con una hermana gemela idéntica llamada Dakota. Además, una prueba de ADN confirma que Dakota es Aubrey. Sin embargo, Dakota explica sus heridas a la policía, recordando una serie de sucesos extraños que ocurrieron antes de que ella llegara a la ciudad. Empieza a sospechar que puede ser la hermana gemela idéntica de Aubrey y llega a creer que sus lesiones tienen una resonancia simpática con las heridas de su gemela, que se manifiestan de forma estigmatizada. Sin embargo, Susan muestra a Dakota un vídeo de la ecografía de su embarazo que revela claramente que sólo había un feto en su vientre. Dakota se enfrenta a Daniel, y éste acaba admitiendo que su hijo y el de Susan murieron poco después de nacer y que adoptó informalmente a Aubrey de Virginia Sue Moss (otro personaje que aparece en la historia corta de Aubrey), una adicta al crack que tuvo dos hijas gemelas, una de las cuales era Dakota, que quedó a cargo de su madre biológica. Susan ha permanecido ajena a esto durante toda la vida de Aubrey.

Confundida y aterrorizada, Dakota empieza a tener visiones de una figura amenazante que está descuartizando lentamente a su cautiva. Una de estas visiones lleva a Dakota a un cementerio cercano. Tras investigar la tumba de la amiga de Aubrey recientemente asesinada, Jennifer Toland, Dakota encuentra una cinta azul de un concurso de piano, con un mensaje del profesor de piano de Jennifer (y de Aubrey), Douglas Norquist. La sigue Daniel, y declara "sé quién me ha matado".

Los dos van, sin apoyo del FBI, a la casa de Norquist para enfrentarse a él. Daniel se dirige solo a la casa de Norquist dejando a una Dakota en pánico en el coche sola. Intentando calmarse, Dakota se refiere a sí misma como Aubrey. Daniel es aparentemente dominado, y se da a entender que asesinado, por Norquist. Dakota, tras entrar en la casa, ataca a Norquist en defensa propia y le corta la mano antes de ser dominada y atada. Confundido, Norquist le pregunta por qué ha vuelto y exclama que la ha enterrado (haciendo referencia a una visión anterior que tuvo Dakota). Al liberarse, Dakota mata a Norquist y se dirige al bosque cercano, encontrando el lugar donde Norquist supuestamente había enterrado viva a Aubrey. Usando su mano protésica, rompe la parte frontal del ataúd de cristal en el que Norquist había enterrado a Aubrey, revelando a ésta apenas viva en un vestido blanco. Esto parece verificar la versión de los hechos de Dakota. Aliviada por haber encontrado a su gemela perdida, Dakota se tumba en el suelo junto a ella.