隶属于美国军方的某神秘机构，正在进行着一项隐形技术的研究。科学家塞巴斯蒂安·凯恩（凯文·培根KevinBacon饰）是这支小组的主要负责人，经过多年的努力，他们的研究在动物身上已经初见成效。急功近利的塞巴斯蒂安无视药物的不稳定性，执意在自己身上尝试。该药物的隐形效果非常出色，但是塞巴斯蒂安却无法恢复正常。为此，他的搭档琳达·福斯特（伊莉莎白·舒尔ElisabethShue饰）和马特·肯辛顿（乔希·布鲁林JoshBrolin饰）抓紧解药的开发，而塞巴斯蒂安却越来越喜欢隐形的感觉，透明的状态让他可以为所欲为。为了保持现有状态，他变得丧心病狂……本片荣获2001年美国科幻恐怖电影学院最佳特效奖、2000年洛迦诺国际电影节观众奖。
才华横溢但自恋的科学家塞巴斯蒂安·凯恩（Sebastian Caine）为军队开发了一种血清，可以让受试者隐形。他的团队包括前女友琳达·麦凯、马特·肯辛顿、莎拉·肯尼迪、贾妮丝·沃尔顿、卡特·艾比和弗兰克·蔡斯。该团队成功地逆转了这一过程，使一只看不见的大猩猩恢复了可见性。塞巴斯蒂安再次迷恋琳达，但他不知道的是，她已经与马特发生了关系。
塞巴斯蒂安没有向军方报告他的成功，而是向监督委员会撒谎，其中包括他的导师霍华德·克莱默，告诉他们他已经接近成功，但需要更多时间。他说服团队的部分成员在未经军方授权的情况下进行人体测试，而让其他人蒙在鼓里。手术很成功，塞巴斯蒂安完全隐形了。他喜欢在实验室里鬼鬼祟祟地吓唬和恶作剧他的同事，其中之一就是猥亵莎拉。团队开始担心塞巴斯蒂安的恶作剧太过分了。让他恢复可见的程序失败了，他差点丧命。
由于塞巴斯蒂安的病情，他被隔离在实验室里，其他研究人员为他制作了一个乳胶口罩，供他在实验室周围佩戴。由于对他进行不断的测试，并且无法应对隔离，他不顾指示，离开大楼并返回自己的公寓。到达那里后，他很快又恢复了在邻居脱衣服时监视她的老习惯——但这一次他意识到他有权力和自由来进行偷窥到下一步。他脱光衣服潜入邻居的公寓并强奸了她。琳达警告塞巴斯蒂安，如果他再次离开，她和马特将把实验的事告诉委员会。塞巴斯蒂安无视他们的威胁，组装了一个设备，在他的宿舍里循环播放他的热信号的视频。他再次离开实验室，监视琳达和马特，当他看到他们即将发生性关系时感到愤怒。隐形人打碎了他们卧室的窗户，尽管两个恋人几乎立即怀疑凯恩是罪魁祸首，但循环播放的视频立即转移了对他的任何怀疑。塞巴斯蒂安变得越来越不稳定，后来一怒之下 杀死了一只被用作实验动物的狗。
团队发现他们一直在观看一段录音，而塞巴斯蒂安在他们不知情的情况下离开了实验室。琳达和马特前往克莱默家并坦白了他们的实验。他们离开后，克莱默试图向军队发出警报。跟随琳达和马特到家后，塞巴斯蒂安切断了克莱默的电话连接，然后把他淹死在游泳池里。第二天，塞巴斯蒂安等到整个团队都进入实验室后，他禁用了除他自己之外的电话和电梯密码。团队的其他成员聚集在一起，决定追捕塞巴斯蒂安并制服他。与此同时，他开始一一谋杀队员，珍妮丝成为他落后于其他人后的第一个受害者。
琳达和其他人躲在实验室里，而马特和卡特则拿着镇静枪，戴着热成像护目镜寻找塞巴斯蒂安。塞巴斯蒂安在与马特打架之前打伤了卡特。琳达救了马特。塞巴斯蒂安随后杀死了莎拉和弗兰克，并将受伤的马特和琳达锁在冰箱里，让他们等死。琳达使用除颤器制作电磁铁来打开门，然后收集材料组装火焰喷射器。与此同时，塞巴斯蒂安使用爆炸性化学品和离心机制造了一枚临时炸弹，在他离开后将摧毁该设施；他毁掉了键盘，这样就没有人可以阻止机器了。
当塞巴斯蒂安进入电梯时，琳达向他发射了火焰喷射器。塞巴斯蒂安逃脱，两人打斗。在塞巴斯蒂安杀死琳达之前，马特用撬棍击中了他。塞巴斯蒂安恢复过来，用撬棍从后面接近马特和琳达，但马特挡住了这一击，将塞巴斯蒂安扔进了附近的电路箱中，使他震惊并使他部分可见。琳达和马特找到了炸弹，但无法阻止它。当炸弹爆炸时，他们试图爬上电梯井中的梯子逃跑。尽管受伤了，塞巴斯蒂安还是抓住了琳达的脚踝。他把她从梯子上拉下来，带到电梯顶上。塞巴斯蒂安向琳达请求最后一个吻，看在旧时光的份上，所以当他们接吻时，琳达断开了电梯电缆，导致部分可见的塞巴斯蒂安从竖井里摔死。