3年前のクリスマス・イヴに夫を殺害された痛ましい過去を持つ精神分析医のカーラ(ジュリアン・ムーア)は、神への信仰を捨てることなく、幼いひとり娘サミー(ブルックリン・プルー)を心から愛していた。ある日、カーラは同じく精神分析医の父・ハーディング(ジェフリー・デマン)に、デヴィッド(ジョナサン・リス・マイヤーズ)という患者を紹介される。ハーディングは頑なに解離性同一性障害(多重人格障害)の存在を否定するカーラの考えを変えようと、その症状が認められるデヴィッドを彼女に引き合わせたのだ。カーラは自らの見立てを証明するため、本格的な調査を開始。