En 1954, l'officier Teddy Daniels et son coéquipier Chuck Aule sont envoyés enquêter sur l'île de Shutter Island, dans un hôpital psychiatrique où sont internés de dangereux criminels. L'une des patientes, Rachel Solando, a inexplicablement disparu...
L’énigmatique M. Roarke donne vie aux rêves de ses chanceux invités dans un complexe hôtelier luxurieux et isolé. Mais quand leurs fantasmes les plus fous se transforment en véritables cauchemars, les invités n’ont d’autre choix que de résoudre les mystères de cette île pour en sortir vivants.
Hae-won est une trentenaire célibataire. Contrainte à partir en congés, elle se rend à Moodo, une petite île sur laquelle elle passait ses vacances étant plus jeune. Elle y retrouve une amie d’enfance, soumise à la volonté tyrannique de ses habitants...
Deux pêcheurs accostent sur la petite île de Snape Island et découvrent trois cadavres d'adolescents, ainsi qu'une jeune fille terrorisée, Pénélope, qui poignarde mortellement l'un des deux hommes. Incapable de se remémorer ce qui s'est passé, Pénélope est emmenée dans un institut psychiatrique. Parallèlement, une expédition d'archéologues part enquêter sur la mystérieuse île...