Nell'autunno del 1954 gli agenti federali Teddy Daniels e Chuck Aule vengono inviati a Shutter Island, al largo di Boston, in un ospedale psichiatrico nel quale sono detenuti numerosi criminali psicopatici. I due agenti sono incaricati di trovare Rachel Solando, una pericolosissima detenuta condannata per omicidio e misteriosamente scomparsa, ma un uragano si abbatte sull'isola complicando la situazione. Scopriranno che la donna, colpevole di aver ucciso i suoi tre figli, era da anni sotto le cure del direttore dell'ospedale, il dottor Cawley, che, con i suoi esperimenti sulla psiche umana, ha trasformato quel luogo in una prigione dell'orrore. Teddy capirà ben presto che Shutter Island nasconde i delitti più spaventosi e risveglia i fantasmi che il passato aveva cercato di rimuovere.