Alors qu'elles effectuent un voyage en Europe, deux touristes américaines tombent en panne, de nuit, dans une forêt. A la recherche d'un abri, elles finissent par découvrir la maison du docteur Heiter, un ancien chirurgien, qui les accueille assez froidement. Et pour cause ! Leur hôte est un psychopathe, qui séquestre aussitôt les deux jeunes femmes. Elles rejoignent dans son laboratoire secret une troisième victime, un homme ligoté à un lit d'hôpital. Heiter projette de les relier les uns aux autres pour donner naissance à une sorte de monstre, un mille-pattes humain...
