Baby Doll wird von ihrem sadistischen Stiefvater in die Nervenheilanstalt von Brattleboro, Vermont, geschickt, wo sie einer Lobotomie unterzogen werden soll. Um mit der Situation besser umgehen zu können flüchtet die Hauptfigur von Sucker Punch in eine fantastische Vorstellungswelt, in der sie fortan ums Überleben kämpfen muss. Ihr zur Seite stehen weitere Insassen der Nervenheilanstalt, mit denen sie sich angefreundet hat. Schon bald plant Baby Doll die Flucht aus dieser alternativen Realität, doch dazu muss sie fünf Objekte stehlen, um der Gefangenschaft eines verrückten Unbekannten zu entgehen. Parallel dazu tickt auch in der realen Welt die Uhr, denn es bleiben Baby Doll nur fünf Tage, bis sie ihr Schicksal ereilen wird. Doch dann beginnen in Sucker Punch die Grenzen zwischen Traum und Realität zu verschwimmen.

Auf einer versteckten Insel befindet sich das Hauptquartier der "Thunderbirds", die stets immer dann helfend eingreifen, wenn die Welt in Gefahr ist. Hinter den Thunderbirds verstecken sich Jeff Tracy und seine fünf Kinder, die mit speziell aufgerüsteten Autos, Booten, Flugzeugen und anderen Technologien der Zukunft für die Erde streiten. Doch jetzt hat es Aristotle Spode alias "The Hood", ein gefürchtetes Verbrechergenie auf die Thunderbirds abgesehen. Mittels eines raffinierten Plans will er sie trennen, um die Insel ihrer Geheimnisse in seine Gewalt zu bringen ...