En Seattle, las mejores amigas adolescentes Katie y Becca hablan sobre la leyenda residente de su ciudad de una cinta de video maldita; quien la vea muere siete días después. Katie dice que vio la cinta hace una semana. Minutos más tarde, Katie es asesinada por una fuerza invisible.En el funeral de Katie, su tía Rachel Keller comienza a investigar la muerte de Katie. Rachel vive con su pequeño hijo Aidan, que posee un grado de mediumnidad. Rachel se entera de que los amigos de Katie que también vieron la cinta murieron la misma noche que Katie, todos con apariencias desfiguradas. Rachel viaja a Shelter Mountain Inn, donde Katie se quedó, descubriendo la cinta de video maldita. Rachel mira la cinta, que contiene imágenes inquietantes y espantosas. Una vez que la cinta termina, Rachel recibe una llamada telefónica de una persona desconocida que susurra «siete días».

Rachel recluta a Noah, su ex novio y el padre de Aidan, para estudiar la cinta, haciendo una copia después de que vea el original. Rachel comienza a experimentar fenómenos sobrenaturales a medida que pasa la semana, atormentada por una niña con el pelo largo y negro empapado. La investigación de las imágenes de la cinta lleva a Rachel a Anna Morgan, una criadora de caballos de la isla Moesko, que se suicidó después de que sus caballos ganadores de premios se ahogaran. Rachel atrapa a Aidan viendo la cinta, y descubre que Noah también está experimentando sucesos sobrenaturales.Rachel viaja a la isla Moesko para hablar con el viudo de Anna, Richard. En el viaje en ferry, un caballo salta a la muerte después de que Rachel lo acaricia, recreando imágenes de la cinta maldita. Noah va al Hospital Psiquiátrico Eola para ver los archivos médicos de Anna. Ambos descubren por separado que Anna tenía una hija adoptiva, Samara, que poseía la capacidad de grabar psíquicamente imágenes mentales en superficies y en la mente de las personas. Rachel intenta hablar con Richard sobre Samara, pero él niega su existencia.

Rachel habla con el Dr. Grasnik, médico general de la isla, quien explica que Samara fue adoptada debido a la infertilidad de Anna, recomendándoles que la admitan en Eola, asumiendo que Samara todavía está allí. Rachel se cuela en la granja Morgan, viendo una cinta de vídeo de Samara en una sesión de psicoterapia, quien afirma que no tiene control sobre sus habilidades. Rachel se enfrenta a Richard, quien se suicida al enterarse de que los poderes de Samara aún están en libertad. Noah llega y él y Rachel van al granero, donde Samara estaba aislada. Encuentran una imagen quemada de un árbol, y Rachel la reconoce de Shelter Mountain.

Regresan a la Posada, ubicando un pozo de piedra escondido debajo de las tablas del suelo; la imagen final en la cinta. Rachel cae en el pozo, experimentando una visión de Anna sofocando a Samara y arrojándola al pozo, donde murió siete días después. El cadáver de Samara sale a la superficie después de que Noah le dice a Rachel que el plazo de siete días ha pasado. Las autoridades aseguran a Noah y Rachel que el cadáver de Samara recibirá un entierro adecuado.Al día siguiente, Rachel le dice a Aidan que la maldición se ha levantado al liberar a Samara. Un angustiado Aidan le dice a Rachel que fue un error ayudar a Samara, diciendo que ahora nunca se detendrá. En su apartamento, Noah es asesinado por el fantasma vengativo de Samara. Rachel, al encontrar su cadáver desfigurado, regresa a casa y destruye la cinta original, preguntándose por qué Noah fue asesinada, pero ella no lo fue. Se da cuenta de que la diferencia es que hizo una copia de la cinta, que Aidan vio, continuando así el ciclo que Samara quiere difundir de duplicar el video y mostrárselo a otra persona para salvarse.

Rachel ayuda a Aidan a hacer una copia de la cinta maldita. Aidan pregunta qué pasará con la persona que mira la nueva cinta, a lo que Rachel no responde.