En 1954, le marshal Teddy Daniels et son coéquipier Chuck Aule sont envoyés sur Shutter Island, au large de Boston, pour enquêter sur la mystérieuse disparition d'une patiente de l'hôpital psychiatrique situé sur l'île.

Au fil du séjour, Teddy découvre la vérité sur l'île et comprend qu'il y a des endroits d'où on ne peut s'échapper.