Tahun 1971, keluarga Perron pindah ke rumah tua di Rhode Island dan segera dihantui teror mengerikan. Carolyn lalu memanggil Ed dan Lorraine Warren, yang menemukan kutukan satanis mengincar keluarga itu. Demi menghentikannya, Warrens harus menggunakan seluruh kemampuan dan kekuatan spiritual mereka.
Ed dan Lorraine Warren, sepasang suami istri yang dikenal dunia sebagai peneliti fenomena gaib dan eksorsis paling terkenal. Mereka kerap dipanggil universitas maupun gereja untuk memberikan kuliah umum mengenai demonologi. Banyak orang menjuluki mereka sebagai cenayang atau dukun, meski mereka menolak sebutan itu.
Dalam salah satu kuliah umum di Massachussetts University, Ed dan Lorraine menayangkan dokumentasi investigasi mereka: sebuah kasus boneka berhantu bernama Annabelle. Dokumentasi itu memperlihatkan wawancara dengan tiga perawat yang dulu tinggal bersama boneka tersebut. Mereka percaya roh seorang anak kecil bernama Annabelle Higgins merasuki boneka itu karena kesepian. Namun menurut Ed dan Lorraine, roh anak kecil bukanlah hal yang benar. Semua itu hanyalah tipu daya iblis yang ingin menguasai tubuh manusia.
Boneka Annabelle yang pernah mereka tangani kini disimpan di ruang khusus berisi benda-benda mistis berbahaya yang telah “dimurnikan” oleh pendeta, meski tetap dijaga ketat.
Cerita lalu bergeser ke tahun 1971, di Harrisville, Rhode Island. Roger Perron dan istrinya, Carolyn, pindah ke sebuah rumah tua terpencil bersama lima anak perempuan mereka: Andrea, Nancy, Christine, Cindy, dan April. Rumahnya besar, berlantai dua, dengan cat putih mengelupas, jendela tua berderit, halaman luas, dan sebuah pohon besar menjulang di halaman belakang.
Roger Perron membantu memindahkan barang-barang, sementara Carolyn sibuk mengatur anak-anak mereka. Mereka berlarian ke kamar masing-masing, tertawa, bercanda, penuh semangat.
Namun ada satu hal aneh, anjing mereka, Sadie, menolak masuk ke rumah. Ia menggonggong di luar, ekornya menekuk ke bawah, menolak ketika ditarik.
Malam pertama, anak-anak bermain permainan favorit mereka: “Hide and Clap”, semacam petak umpet dengan mata tertutup, penebak mencari berdasarkan tepukan tangan. Saat permainan berlangsung, Christine menemukan pintu kayu aneh di lantai dapur, menutup akses ke ruang bawah tanah. Roger mencongkelnya dan masuk membawa korek api, menemukan ruangan penuh barang tua berdebu, piano rusak, perabot ditinggalkan.
Malam itu, saat semua tidur, Carolyn gelisah mendengar Sadie menggonggong terus di luar. Di kamar, Christine merasakan sesuatu menarik kakinya dari bawah ranjang. Ia mengira mimpi, lalu kembali tidur.
Pagi harinya, Carolyn bangun dengan memar keunguan di lengannya, padahal ia tidak merasa terbentur apa pun. Saat keluar rumah, mereka menemukan Sadie sudah mati terikat di halaman. Semua anak terdiam, suasana berubah muram.
Gangguan pun mulai sering terjadi, semua jam di rumah berhenti tepat pukul 03:07 dini hari. Carolyn mendengar suara tepukan tangan samar di lorong, padahal anak-anak tidur. Pintu kamar terbanting sendiri. Cindy beberapa kali sleepwalking, berjalan pelan-pelan sambil menabrak lemari besar di kamar Andrea, lalu membenturkan kepala ke pintunya berulang-ulang. Andrea, anak sulung, suatu malam melihat sosok wanita tua menyeramkan di kamarnya, yang langsung melompat menyerangnya.
Carolyn yang ketakutan mendatangi seminar publik yang dibawakan pasangan Warren. Di sana, Ed menjelaskan pada audiens soal kasus pengusiran roh yang pernah mereka lakukan, sementara Lorraine bercerita tentang bagaimana setiap kali eksorsisme, sedikit demi sedikit jiwanya terkuras. Carolyn lalu menghampiri mereka, meminta tolong dengan wajah penuh keputusasaan.
Pasangan Warren akhirnya datang ke rumah Perron. Lorraine langsung merasakan energi berat begitu melangkah ke halaman. Ia melihat sosok samar wanita tergantung di pohon belakang. Carolyn menunjukkan memar-memar misterius yang terus muncul di tubuhnya.
Ed dan Lorraine melakukan riset di perpustakaan dan arsip lokal. Mereka menemukan catatan bahwa rumah itu dulu milik Bathsheba Sherman, seorang wanita yang dituduh penyihir di abad ke-19. Bathsheba konon mengorbankan bayinya kepada iblis, lalu naik ke pohon di halaman rumah, mengutuk semua yang mengambil tanahnya, lalu menggantung diri tepat jam 03.07 pagi.
Sejak itu, laporan tragis terus terjadi di tanah itu: ibu-ibu membunuh anak-anak mereka sendiri, bunuh diri misterius, bahkan pembunuhan brutal.
Ed, Lorraine, Drew (asisten muda), dan Brad (polisi skeptis) memasang kamera termal, mikrofon, recorder suara, alarm cahaya di seluruh ruangan. Mereka ingin mendapatkan bukti agar bisa meminta izin eksorsisme resmi ke Gereja.
Malam pertama terasa tenang. Kamera memperlihatkan jam melewati pukul 3 pagi, tapi tak terjadi apa-apa. Paginya, mereka sarapan bersama keluarga Perron. Roger berterima kasih pada Ed, sementara Lorraine tampak letih namun tegar.
Namun malam berikutnya, teror kembali. Cindy kembali berjalan dalam tidur, masuk ke lemari besar. Sensor menunjukkan penurunan suhu ekstrem. Tiba-tiba pintu lemari menutup keras. Mereka membongkar lemari dan menemukan ruang rahasia di balik dinding. Lorraine masuk, tapi lantai kayu rapuh runtuh, ia jatuh ke ruang bawah tanah.
Di sana, ia mendapat penglihatan roh-roh korban Bathsheba, wanita-wanita yang dipaksa membunuh anak-anak mereka. Lorraine akhirnya memahami: roh Bathsheba ingin merasuki Carolyn agar membunuh kelima putrinya.
Malamnya, rambut Nancy ditarik paksa oleh kekuatan tak terlihat, menyeret tubuhnya ke seluruh ruangan. Semua berteriak panik, Brad mencoba menolong dengan memotong rambutnya. Lorraine sempat melihat bayangan Bathsheba di cermin mainan kotak musik milik April. Andrea hampir dicekik makhluk menyerupai wanita busuk di kamarnya. Akhirnya Ed dan Lorraine sepakat, keadaan sudah gawat. Mereka harus segera minta izin eksorsisme ke Gereja.
Saat keluarga berusaha mengungsi ke motel, Carolyn yang sudah setengah kerasukan menculik Christine dan April, lalu mengurung diri di rumah. Roger dan polisi berusaha menahan, tapi kekuatannya mengerikan. Ed memutuskan untuk melakukan eksorsisme sendiri meski bukan imam resmi. Carolyn diikat ke kursi di ruang bawah tanah. Ritual dimulai. Tubuh Carolyn berontak, kursinya terbalik, tubuhnya melayang terbalik menempel ke langit-langit, wajahnya berubah menyeramkan, suaranya parau bukan manusia. Lorraine terus mencoba menembus batin Carolyn, mengingatkan tentang cintanya pada anak-anak.
Drew menemukan April bersembunyi di bawah lantai dapur. Ia berteriak memberi tahu yang lain. Carolyn yang kerasukan langsung mendengar, melepaskan diri, lalu berlari ganas ke arah dapur dengan gunting, siap mengorbankan April. Lorraine berusaha menahan fisik Carolyn sambil menempelkan tangannya ke wajah Carolyn, memaksa ia mengingat kenangan manis bersama keluarganya. Kata-kata itu menyentuh jiwa Carolyn. Wajahnya melembut, matanya kembali normal. Bathsheba dipaksa keluar. Carolyn jatuh ke tanah, menangis, memeluk anak-anaknya.
Pagi menjelang. Carolyn, kini kembali normal, keluar rumah bersama Roger dan anak-anak. Saat melewati ambang pintu, memar di tubuhnya hilang seketika. Mereka saling berpelukan, menangis lega di halaman rumah.
Ed dan Lorraine pulang. Di ruang artefak, Ed menaruh kotak musik April di rak kosong. Kamera perlahan mendekat. Kotak musik itu berputar sendiri, lagunya berhenti tiba-tiba, cermin kecilnya kosong.
