私家侦探杰克·哈洛威接到一宗普通失踪案，委托人是位神色焦虑的年轻女子，她的哥哥艾略特在雨夜离奇消失。杰克循着线索追查至废弃的圣玛丽医院，在尘封的档案室里发现一份泛黄的手术记录——二十年前，这里曾进行过一系列非法心脏移植实验，而所有接受手术的患者都在术后离奇死亡。随着调查深入，杰克发现自己每次接近真相时，胸口都会传来剧烈的悸动，仿佛有另一颗心脏在胸腔中搏动。他找到当年唯一幸存的实验医生，对方在临终前告诉他一个惊人秘密：杰克本人就是那场实验的产物，他的心脏来自一位连环杀手，而凶手通过特殊神经连接，依然能操控这颗心脏的节奏。当杰克追踪到真凶——一位伪装成心理医生的前实验助理时，对方揭示了一切：艾略特并非失踪，而是被选中成为新的“心脏宿主”。杰克必须在下一个心跳周期来临前，找到破解神经连接的方法。最终对决中，杰克在生死边缘强行切断连接，却发现自己脑海中浮现出凶手所有的记忆——原来，那个凶手就是他自己被压抑的另一个人格。