某小學(xué)少年今里大悟（澁谷武尊飾）用石頭砸死痛苦的兔子后，與姐姐桐子（満島ひかり飾）同時(shí)成為眾人非議對象。這對同父異母的姐弟由童話作家父親公平（香川照之飾）撫養(yǎng)，兩任妻子離奇死亡的陰影使家庭關(guān)系疏離。因童年變故失去語言能力的桐子，始終通過文字與最親近的弟弟維系情感。當(dāng)兩人觀看3D恐怖片《戰(zhàn)栗迷宮》時(shí)，銀幕中跳出的機(jī)械兔子將他們帶入超現(xiàn)實(shí)異世界。在這個(gè)由父親童話創(chuàng)作衍生出的迷幻空間里，姐弟被迫直視十年前導(dǎo)致生母死亡的家庭真相。隨著虛實(shí)交錯(cuò)的冒險(xiǎn)推進(jìn)，父親逃避的責(zé)任、母親死亡的隱情與姐弟間壓抑的情感羈絆逐漸浮出水面，最終在超現(xiàn)實(shí)場景中達(dá)成跨越生死的和解。