Texas Chainsaw 3D führt die legendäre Geschichte der mörderischen Familie Sawyer fort, der damals so viele Menschen zum Opfer fielen. Jahrzehnte später und hundert Meilen von den grausigen Tatorten entfernt, erfährt die junge Heather, dass sie ein Anwesen in Texas von ihrer Großmutter, von der sie bislang nichts wusste, geerbt hat. Nachdem sie sich mit ihren Freunden auf den Weg gemacht hat, um ihre Wurzeln zu erkunden, findet sie heraus, dass sie die neue und einzige Besitzerin einer aufwendigen abgesonderten viktorianischen Villa ist. Was sie noch nicht weiß ist, dass tief unten im Keller ihres neuen Besitzes bereits etwas Grauenhaftes auf sie wartet.

Detective Grunning hat im unglücklichen Verlauf einer Geiselnahme seinen eigenen Sohn getötet und leidet stärker unter den psychologischen Folgen, als er es sich in Beruf und (verordneter) Therapie anmerken lässt. Als er zu einem Routineeinsatz in das Haus eines Physikprofessors gerufen wird und dort auf Vorgänge stößt, die er sich nicht erklären kann, zweifelt er zunächst an seinem Verstand. Dann aber entdeckt Grunning, dass im Haus erstens ein Mord geschah und zweitens, was ihn deutlich mehr beunruhigt, die Zeitebenen zu verschwimmen scheinen.