Действие фильма происходит в недалеком будущем, когда осужденным предлагают добровольно стать медицинскими испытуемыми в обмен на сокращение срока. Когда один из заключенных экспериментальной тюрьмы «Спайдерхед» оказывается подопытным пациентом для нового препарата, способного вызывать чувство любви, он начинает сомневаться в реальности своих эмоций и отправляется на поиски истины.