Im Frühling 1966 werden in einem Aufsehen erregenden Prozess die Geschehnisse um den Tod eines jungen Mädchens aufgerollt; in Rückblenden basierend auf tatsächlichen Zeugenaussagen und mit einer Narration der Protagonistin Sylvia wird die Geschichte der Folter und Ermordung von Sylvia Likens erzählt.
Im Juli 1965 lässt das Schausteller-Ehepaar Betty und Lester Likens seine zwei Töchter Sylvia Marie Likens und Jenny in Indianapolis unter der Obhut von Gertrude Baniszewski, weil sie mit einem Jahrmarkt auf Tour gehen. Gertrude Baniszewski hat selbst sechs Kinder nach einer gescheiterten Ehe und einem Verhältnis zu einem wesentlich jüngeren Mann und überzeugt Lester Likens, dass zwei Kinder mehr keinen Unterschied machen. Für eine Unterhaltszahlung von $20 pro Woche will sie die beiden Mädchen bei sich aufnehmen.
Da Gertrude aber wegen ihres Asthmas nicht viel arbeiten kann, keinen Unterhalt für ihre ältesten fünf Kinder von deren Vater erhält und dem Vater ihres jüngsten Kindes keine Bitte ausschlägt, gerät sie bald in finanzielle Not. Den Ärger über den Scheck für die zweite Woche, der nicht zum erwarteten Datum eintrifft, lässt sie an den beiden Mädchen aus, indem sie sie, zur damaligen Zeit nicht unüblich, mit einem Gürtel über den Rücken schlägt. Als am nächsten Tag der Scheck mit einem Brief an die Töchter vom Ehepaar Likens eintrifft, verschweigt Gertrude dies.
Doch nicht nur die finanzielle Not, auch die unter der instabilen und geschwächten Mutter leidende Erziehung der Töchter trägt zur stetigen Steigerung der Anspannung bei. Die zweitälteste Tochter Paula vertraut Sylvia an, dass sie schwanger ist von ihrem Verhältnis mit einem erwachsenen, verheirateten Mann. Als dieser handgreiflich gegen Paula wird und sie zu vergewaltigen droht, hält Sylvia ihn auf, indem sie diese Schwangerschaft verrät. In ihrer Wut darüber erzählt Paula ihrer Mutter, Sylvia hätte sie vor anderen eine Schlampe genannt.
Die ganze Last der eigenen Unzulänglichkeit lädt Gertrude bald auf die verschüchterte, auf den Schutz der kleinen Schwester Jenny bedachte Sylvia. Für alles Leid der Familie Baniszewski und jedes Fehlverhalten, ob willentlich interpretiert oder auch nur spekuliert, wird Sylvia bestraft – immer härter und immer demütigender. Für vermeintliches Stehlen von Geld wird sie mit einer Zigarette verbrannt, für das „Herumtreiben“ mit Jungs muss sie sich vor den Augen der Baniszewski und der Nachbarskinder eine Glasflasche in die Vagina einführen. Sie wird in den Keller geworfen, wo sie kaum zu essen und zu trinken bekommt und keine Möglichkeit zur Körperhygiene hat. Im Laufe der Zeit wird es zur Freizeitbeschäftigung der im Umkreis lebenden Jugend, im Haus der Baniszewskis mit Sylvia zu „spielen“. Sie wird getreten und geschlagen, mit Zigaretten und Streichhölzern verbrannt, mit kaltem Wasser abgesprüht und an den Stützpfeiler gebunden, als wäre sie eine lebensgroße Puppe, während Gertrude Baniszewski als einzige Erwachsene diese Misshandlungen als „Bestrafung“ sanktioniert, zum Teil auch durch den Nebel ihres Asthma-Medikaments schlicht ignoriert. Die erwachsenen Nachbarn halten es für ratsam, sich aus den Angelegenheiten anderer herauszuhalten, und Gertrude verbreitet zudem, sie habe Sylvia in die Erziehungsanstalt schicken müssen. Zwischendurch wiederum sucht sie Vergebung, fast geistliche Absolution von der Gequälten.
Die Eltern Likens haben sich bei dem Jahrmarkt noch auf eine verlängerte Strecke nach Florida aufgemacht; eine Erlösung ist damit in weite Ferne gerückt. Die Lage eskaliert schließlich, nachdem der Gemeindepfarrer, der Sylvia als freundliches, frommes Mädchen kennt, Gertrude besucht hat. Paula, die nach anfänglicher Genugtuung die Entgleisung ihrer Mutter nicht mehr gutheißt, jedoch auch keine definitive Handlung dagegen unternimmt, hat dem Pfarrer ihre tatsächliche Schwangerschaft gestanden – ein Umstand, den Gertrude mit aller Gewalt gegen Sylvia zu verdrängen versuchte. In die Ecke gedrängt, nimmt sie die sadistischste Folter an dem wehrlosen Mädchen vor: mit Hilfe zwei ihrer jüngeren Kinder und einem Nachbarsjungen, der unglücklich in Sylvia verliebt war, brennt sie ihr mit einer heißen Sticknadel die Worte „I’m a prostitute and proud of it“ (Ich bin eine Prostituierte und stolz darauf) in den Bauch.
In einer Sequenz, die den wahren Ereignissen nicht entspricht, sieht man Paula Sylvia zur Flucht verhelfen; der Nachbarsjunge fährt sie im Auto zum Jahrmarkt, bei dem ihre Eltern arbeiten. Sie wird dort unter Tränen empfangen, kehrt aber mit ihren Eltern zum Haus der Baniszewskis zurück, um Jenny zu holen. Als sie alleine durch die Tür tritt, hört sie bereits die älteste Tochter Stephanie, die verzweifelt versucht, einen leblosen Körper zu wecken, während Gertrude auf der Couch apathisch behauptet, sie sei nicht tot, das sei nur vorgetäuscht. Ihre erste Angst um die Schwester Jenny löst sich in Verzweiflung auf – und damit auch das Bild Sylvias, als sie sieht, dass es ihr eigener Körper ist, über den sich die Kinder beugen.
Die Ereignisse bis hierhin wurden unterbrochen von Einschüben mit den Zeugenaussagen der Kinder. Zum Abschluss sehen wir Gertrude Baniszewski in den Zeugenstand treten und behaupten, sie habe von all dem nichts gewusst, sie sei krank und zu schwach zum Aufstehen gewesen. Sie habe nur mitbekommen, dass die Kinder sich gestritten haben in der Zeit, in der Sylvia gefoltert wurde – alle Kinder, auch die eigenen, müssten demnach über ihre Anleitung und Beteiligung gelogen haben.
Der Film endet mit der Auflistung der Verurteilungen sowie der weiteren Biografien von Gertrude und den Kindern, erzählt durch Sylvias Stimme; als Gertrude Baniszewski in ihre Zelle tritt, sitzt dort Sylvia und Gertrude scheint sich zu entschuldigen.
Als letztes kehrt der Film zu einem Bild vom Anfang zurück, in dem Sylvia auf einem Kinderkarussel sitzt, mit dem Voice-over, sie sei zum Jahrmarkt zurückgekehrt, dem einzigen Ort, an dem sie sich jemals sicher gefühlt habe. Der Film endet mit ihren Worten: „Reverend Bill hat immer gesagt: Egal in welcher Situation, Gott verfolgt stets einen Plan. Ich versuche immer noch herauszufinden, was sein Plan war…“
