Cuando su coche sufre un pinchazo en una remota carretera rural, un tranquilo vagabundo acaba varado en las afueras de Hayesville, Nevada. El mecánico Jed Love lo recoge y remolca su coche hasta la ciudad, pero el vagabundo no puede pagar las reparaciones. El propietario Tex Macadoo le ofrece trabajar como conserje en el turno de noche de Willy's Wonderland, un centro de entretenimiento familiar abandonado que en su día tuvo éxito, a cambio de reparar su vehículo. Tex y Jed le dejan entonces encerrado en el edificio. Mientras tanto, la adolescente Liv Hawthorne es esposada por su cuidadora, la sheriff de Hayesville Eloise Lund, debido a sus anteriores intentos de quemar el País de las Maravillas de Willy. Cuando Lund se marcha, los amigos de Liv, Chris Muley, Kathy Barnes, Aaron Powers, Bob McDaniel y Dan Lorraine, acuden a liberarla.

Cuando el conserje comienza sus tareas, las ocho mascotas animatrónicas del restaurante -Willy Weasel, Arty Alligator, Cammy Chameleon, Ozzie Ostrich, Knighty Knight, Tito Turtle, Gus Gorilla y Siren Sara- se revelan como sensibles y homicidas. Ozzie ataca al Conserje, que golpea a Ozzie hasta la muerte con una fregona. Mientras sus amigos rocían el perímetro con gasolina, Liv decide entrar en el País de las Maravillas de Willy a través de los conductos de ventilación para sacar al Conserje. Mientras tanto, el Conserje es atacado por Gus en los baños; lo mata al pisarle la cara en un urinario. En los conductos de ventilación, Liv es perseguida por Arty, pero escapa a una sala con temática de hadas donde Sara la ataca. Liv consigue rechazar a Sara y se encuentra con el conserje, que ignora sus advertencias sobre los animatrónicos y se niega a marcharse.

En el exterior, los amigos de Liv suben al tejado, que se derrumba, haciendo que caigan dentro del edificio. Mientras el conserje limpia la cocina, Liv explica que el País de las Maravillas de Willy era originalmente propiedad del famoso asesino en serie Jerry Robert Willis y sus siete compañeros caníbales psicóticos, que a menudo asesinaban a familias desprevenidas atrayéndolas a la Sala de Diversión Superfeliz. Descubiertos finalmente por las autoridades, cometieron un ritual satánico para transferir sus almas a los animatrónicos antes de suicidarse. Cuando termina, algunos de los animatrónicos se despiertan y atacan al grupo. En el caos subsiguiente, Knighty empala a Aaron con su espada, Sara y Tito devoran vivo a Dan, y Arty mata a Kathy y a Bob mientras mantienen relaciones sexuales. Con la ayuda de Liv, el Conserje decapita a Knighty y rompe las mandíbulas de Arty, matándolos a ambos. Acosada por Cammy en una sala de juegos, Chris llama a Lund para pedirle ayuda; ella acude allí con el ayudante del sheriff Evan Olson al enterarse de que Liv está en el restaurante. Por el camino, Lund le revela a Evan que, tras el cierre del País de las Maravillas de Willy, los animatrónicos siguieron asesinando a la gente de Hayesville hasta que ella, Tex y Jed hicieron un trato con ellos. A lo largo de los años, engañaron a viajeros aleatorios para que limpiaran el edificio, ofreciéndoles como sacrificios a los animatrónicos para que detuvieran su ola de asesinatos. Una joven Liv y sus padres estaban entre las víctimas, siendo Liv la única superviviente y un culpable Lund la adoptó.

Cuando el conserje y Liv llegan a la sala de juegos, Cammy le rompe el cuello a Chris, matándolo. Sometieron a Cammy e intentaron marcharse antes de que Lund y Evan los detuvieran. Lund esposa al conserje y lo deja morir mientras Evan se lleva a Liv. Mientras conduce, Evan es atacado y asesinado por el polizón Tito, mientras Liv hiere a Tito y escapa. De vuelta al restaurante, el conserje somete a Sara y le retuerce la cabeza a Cammy, matándola. Enfurecida, Lund intenta atraer a Willy para que mate al Conserje, sólo para que Willy la parta por la mitad. Willy y el Conserje luchan entre sí hasta que el Conserje le arranca la cabeza, matándolo.

A la mañana siguiente, Tex y Jed regresan al edificio y lo encuentran completamente limpio, sin los animatrónicos. El Conserje recibe su vehículo reparado e invita a Liv a acompañarle. Mientras Tex y Jed discuten sobre la planificación de la reapertura del País de las Maravillas de Willy, Sara aparece de repente y prende fuego a su coche con gasolina. Los tres mueren en una gran explosión que también destruye todo el restaurante. Al salir el sol, el conserje y Liv se alejan de Hayesville, encontrando y matando a un Tito errante en el camino.