Dogville, dans les Rocheuses, est habitée par de simples gens. Un soir, Grace, une étrange jeune fille, cherche à se cacher pour échapper à des gangsters. Les locaux acceptent de l'aider mais pas sans compensation.
A La Haye, sous l'Occupation. La chanteuse Rachel Stein échappe à un massacre et rejoint la Résistance. Sous le nom d'Ellis de Vries, elle parvient à infiltrer le Service de Renseignements allemand et à se lier avec l'officier Mûntze...
Obsédé par le film "The Human Centipede" et par le projet du Docteur Heiter, Martin, un gardien de nuit pervers et sadique, kidnappe douze personnes pour créer son propre mille-pattes humain, et le tube digestif le plus long du monde.