En 1974, un estudiante asiste a la clase del profesor Joseph Coupland de la Universidad de Oxford, que quiere demostrar que lo sobrenatural no existe. Coupland muestra un vídeo de un niño poseído y explica que se va a investigar para encontrar una cura para este tipo de trastorno. Uno de sus alumnos, Brian McNeil, es invitado a filmar el proceso del experimento y se une a Coupland, a sus dos ayudantes Krissi Dalton y Harry Abrams, y a su sujeto Jane Harper, una joven que genera fenómenos extraños y que ha sido abandonada. Por lo general, se mantiene a Jane encerrada en una habitación con música rock a todo volumen durante el día para evitar que duerma, con la esperanza de que el régimen de privación de sueño provoque una mayor actividad.

Una vez que una exasperada Junta Universitaria le retira la financiación, molesta tanto por las molestias que causa como por su falta de resultados, Coupland y sus ayudantes se instalan en una casa aislada en el campo para seguir experimentando con Jane. Su energía negativa toma la forma de "Evey", una criatura parecida a una muñeca infantil que sólo ve Jane. Coupland ordena a Jane que transfiera su energía negativa a una muñeca física para que puedan destruirla. Cuanto más llevan los investigadores a Jane a la locura con sus métodos, más extrañas se vuelven las cosas en la casa. Brian está disgustado por la forma en que se trata a Jane y por la falta de ética en el experimento. Las apariciones de Evey se vuelven cada vez más agresivas y Jane empieza a hacerse daño a sí misma. También hay indicios de que cualquier intento de dañar a Evey perjudica a Jane.

Coupland se niega a detener la inhumana experimentación. Está irremediablemente convencido de que "Evey" no es más que un trastorno parapsicológico en la cabeza de Jane que puede tratarse de forma convencional, pero los demás se convencen con el tiempo de que Evey es una verdadera fuerza malévola y sobrenatural. Brian y Jane se acercan y comparten un beso. Cuando el grupo experimenta otro ataque de Evey, Brian va a Oxford, donde descubre que un símbolo que se marcó en Jane es de una secta que adoraba a un demonio sumerio. Hace unos años realizaron experimentos con una joven; su líder creía que Evey Dwyer, una chica con habilidades de clarividencia, era la encargada de traer a su "ídolo" al mundo físico. Todos los miembros de la secta murieron en un incendio que provocó Evey, incluida la propia Evey. Brian regresa y les habla de la secta, seguro de que Evey es una presencia demoníaca que posee a Jane. Convence a Harry y Krissi, pero Coupland niega su teoría y responde que Evey debe ser un producto del pasado de Jane y no una fuerza demoníaca.

Tras una acalorada discusión, el grupo queda marcado con el mismo símbolo que tenía Jane. Una fuerza desconocida asesina a Krissi y a Harry. Jane se da cuenta de que ella era la niña que supuestamente murió en el incendio de la casa; había nacido con poderes de clarividencia y había prendido fuego a la casa para matar a todos. Las autoridades le cambiaron el nombre a Jane para darle una vida normal, por lo que la energía negativa se manifiesta; Evey no es un demonio, es la verdadera identidad de Jane (que no puede escapar del trauma de su vida pasada). Evey ataca entonces a Brian, sólo para que ambos sean noqueados por Coupland. Cuando Brian se despierta, ve cómo Coupland le pone a Jane una inyección letal, ya que cree que detener su corazón el tiempo suficiente para que la energía negativa se disipe la curará definitivamente. Sin embargo, antes de que Coupland pueda demostrar su teoría, Brian somete a Coupland y devuelve a Jane a la vida. Una vez revivida, Jane le echa de la habitación y se suicida prendiéndose fuego.

La pantalla muestra una película, aparentemente de varios meses después, en la que se ve a Brian sentado en una silla y con una cámara en la mano. Un orador invisible le pregunta sobre las muertes, a lo que Brian responde que todo fue grabado. El orador responde que no hay nada en la película y que todo lo que había en la casa, incluidas las películas, fue destruido por el fuego. Cuando el interlocutor le pregunta si Brian es el responsable, éste se ríe de forma maníaca y su mano empieza a echar humo, al igual que la de Jane.