Nachdem der talentierte Maler Mark Hogenkamp (Steve Carell) von fünf Hooligans verprügelt wurde, liegt er tagelang im Koma. Als er wiedererwacht, muss er nicht nur das Essen, Gehen oder Schreiben wieder lernen, darüber hinaus hat er auch keinerlei Erinnerung mehr an sein Leben vor dem folgenschweren Zwischenfall. Es ist nichts mehr so, wie es einmal war. Um mit seinem Trauma umzugehen, entwickelt er schließlich eine ganz eigene Form der Therapie: Er baut in seinem Garten ein Modell eines belgischen Dorfes aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs nach, in dessen Welt er sich von nun an regelmäßig flüchtet. Darüber hinaus entwirft er auch zahlreiche Figuren, Puppen, die auf vertrauten Menschen aus Marks Leben basieren und das Dorf bewohnen. Gemeinsam mit ihnen erlebt er jede Menge wilde Abenteuer - doch je weiter er in die Welt seines Fantasiedorfs "Marwen" eintaucht, desto mehr entfernt er sich von der Realität.

Die Kunsthändlerin Susan Morrow führt in Los Angeles ein privilegiertes, aber unerfülltes Leben mit ihrem neuen Ehemann. Als dieser erneut zu einer seiner zahlreichen Geschäftsreisen aufbricht, erhält sie ein Manuskript mit dem Titel Nocturnal Animals, geschrieben von ihrem Ex-Ehemann Edward Sheffield, mit dem sie seit Jahren keinen Kontakt mehr hat. Der Roman ist Susan gewidmet, doch sein Inhalt ist brutal und niederschmetternd. Edward erzählt darin die Geschichte von Tony Hastings, der mit seiner Familie durch Texas fährt und dort eines Nachts von der Straße abgedrängt wird. Machtlos muss Tony dabei zusehen, wie seine Familie entführt wird und seine größten Ängste Wirklichkeit werden. Tief bewegt von Edwards Worten erinnert sich Susan an die intimsten Momente ihrer eigenen Liebesbeziehung zu ihm. Je weiter die Erzählung in Nocturnal Animals auf eine Abrechnung zuläuft, desto dramatischere Auswirkungen hat sie nicht nur auf ihren Helden, sondern auch auf Susan.