sinopsis

En 1954, los agentes federales Edward "Teddy" Daniels (Leonardo DiCaprio) y su recientemente asignado compañero Chuck Aule (Mark Ruffalo), van al hospital de Ashecliffe para personas dementes en Shutter Island, isla situada en el puerto de Boston para investigar la desaparición de Rachel Solando, una paciente que en apariencia se evaporó de una habitación cerrada. El agente Daniels descubrió en la habitación de Solando una nota en la que escribió: "The law of 4; who is 67?" (La ley de 4; ¿quién es el 67?). El doctor John Cawley (Ben Kingsley), el jefe de psiquiatras, le explica que Rachel fue internada tras ahogar a sus tres hijos, negándose sin embargo a aceptar la realidad de que se encuentra en un hospital mental.

Durante la búsqueda, Teddy se interesa por un faro, el cual le dicen que ya ha sido registrado. Teddy pide que le muestren los archivos de los empleados del hospital, a lo que Cawley se niega, aunque le permite interrogarlos. Al respecto, resultan desconcertados cuando saben que el psiquiatra de Rachel, el doctor Sheehan, se ha ido de vacaciones. Esa noche, Teddy tiene un extraño sueño en el cual ve a su esposa Dolores Chanal (Michelle Williams), que murió en un incendio algunos años antes, quien le dice que Rachel sigue en la isla, lo mismo que Andrew Laeddis, el incendiario responsable de su muerte. Daniels concluye que el "67" de la nota es este, pues cree que es el paciente número 67 no reconocido por la institución.

A la mañana siguiente, los agentes interrogan a los pacientes de las sesiones de terapia grupal de Rachel, una de las cuales, durante una distracción de Chuck, advierte a Teddy que corra. Luego, Teddy dice a su compañero que la razón por la que ha aceptado la misión es porque que allí se encuentra Andrew Laeddis, quien fue enviado a Ashecliffe debido a su crimen pero luego desapareció, lo cual arroja dudas sobre la institución. Teddy conoció asimismo a otro de sus pacientes, George Noyce, quien afirmaba que allí se experimentaba con los reclusos. Por su parte, Teddy está decidido a que la institución sea cerrada debido a los inhumanos experimentos allí realizados.

De regreso a la clínica, Cawley informa a Teddy que Rachel (Emily Mortimer) ha sido hallada, y se la presenta. En su delirio, ella lo toma por su marido muerto en la Segunda Guerra Mundial, y a continuación se muestra muy angustiada. Más tarde, Teddy desarrolla migrañas de intensidad creciente acompañada de fotofobia. Por su parte, sus sueños son cada vez mas extraños, acompañadas por alucinaciones durante la vigilia. A esa altura de la situación, Teddy está determinado a encontrar a Laeddis en el Sector C, que alberga a los pacientes de mayor peligrosidad. Allí encuentra a Noyce (Jackie Earle Haley) quien teme que se le lleve al faro, donde se practican lobotomías, y le dice que toda la investigación es un juego construido a su medida.

Teddy se reúne con Chuck y juntos se dirigen a los acantilados que rodean la isla, con el fin de llegar al faro. En un punto del camino, Chuck alega que continuar es demasiado peligroso y Teddy, con suspicacia, decide continuar solo. Sin embargo, es incapaz de llegar y, al regresar, descubre que su compañero ha desaparecido. Buscándolo al pie el acantilado, descubre a una mujer que se esconde en una cueva, la cual confirma sus sospechas revelándole que ella es la verdadera Rachel Solando (Patricia Clarkson). En una conversación junto a una fogata, la mujer le revela asimismo que era un psiquiatra en Ashecliffe hasta que se enteró de los experimentos. Para garantizar su silencio, se le encerró en la clínica como una enferma mental. La mujer explica en fin que se están empleando medicamentos psiquiátricos para desarrollar técnicas de control mental y crear espías durmientes, advirtiéndole asimismo que es probable que él mismo esté siendo drogado desde que llegó.

Teddy regresa a Ashecliffe, donde el doctor Cawley le dice que llegó a la isla sin compañero alguno, y que nadie conoce a Chuck. Teddy logra sin embargo llegar al faro sin encontrar nada anormal en su planta baja ni en las escaleras de su interior, contrariamente a sus expectativas. En la zona superior del edificio, encuentra Cawley, quien le revela que él no es Edward Daniels, sino el ex agente Andrew Laeddis. Le revela asimismo que ha sido un paciente en Ashecliffe desde hace dos años, después de asesinar a su esposamaníaco-depresiva tras descubrir que ella había asesinado a sus tres hijos. También le revela que Rachel Solando nunca existió, ni como paciente, ni como psiquiatra. A continuación llega "Chuck", quien se presenta como el doctor Sheehan, el psiquiatra de Andrew, resultando ser una enfermera la mujer que había tomado por Solando. Sheehan y Cawley afirman que Andrew vivió el delirio de ser un agente activo, buscando a Andrew Laeddis como una manera de disociarse de lo que había hecho. Asimismo, le muestran que los nombres "Edward Daniels" y "Rachel Solando" son respectivos anagramas de "Andrew Laeddis" y "Dolores Chanal", representando "la ley de 4" (cuatro nombres) y afirmando a Laeddis como el "67".

Cawley explica que Andrew ha atravesado diferentes ciclos en los que termina por enterarse de la verdad, tan sólo para regresar en su fantasía una y otra vez, atravesando etapas en las que ha lastimado a varios empleados y pacientes, llevando a la junta administrativa a solicitar una lobotomía como solución permanente a su problema. Sheehan y Cawley explican que trataron de poner en práctica una terapia, en la cual crearon la situación de la desaparición de "Rachel" basándose en la fantasía de Andrew, con el fin de poner de manifiesto su complot imaginario, y de permitirle ver la realidad y regresar a ella de manera permanente. Andrew parece aceptar las explicaciones, echándose la culpa de haber ignorado la enfermedad mental de Dolores hasta que cometió el crimen. Tras sufrir otra migraña, que le hace revivir la muerte de sus hijos y de su mujer, Andrew pierde el sentido.

Por la mañana siguiente, Andrew llama de nuevo Chuck a Sheehan y habla de revelar al mundo exterior lo que sucede en la isla. Sheehan señala discretamente a Cawley, y algunos empleados se acercan a Andrew para llevarlo a la lobotomía. Este le pregunta a Sheehan que sería peor, "si vivir como un monstruo, o morir como un buen hombre". A continuación sale de la escena acompañado por los empleados.

Las palabras finales de Andrew (Teddy) y el hecho que no reaccione cuando Sheehan le llama Teddy por última vez, dejan el final abierto al espectador, pues deja la duda si él estaba realmente loco o fingió para ser operado y así librarse de los malos recuerdos que le provocó la guerra, ver muertos a sus hijos y haber asesinado a su esposa.