1967年，居住在美国加州圣莫妮卡的医生约翰·佛姆，跟他有孕在身的妻子米娅期待着孩子出生，约翰送给米娅一个复古式的瓷制娃娃作为礼物，米娅也将其放在她育儿室的玩偶收藏系列中。当晚，约翰和米娅隔壁的邻居希金斯夫妇惨遭一对男女入室杀害，约翰和米娅被吵闹声惊醒后马上报警，但两名杀手却也入侵他们家中，米娅因此被刺伤。警察赶来击毙行凶男子，女子在被逮捕前就躲进育儿室中割喉自尽，其手里还抱着米娅当天得到的娃娃。警方调查后得知行凶女子为与希金斯夫妇疏远的养女安娜贝尔，而男子则是她的男友，两者均是邪教“公羊门徒”（Disciples of the Ram）的成员。
米娅康复出院后准备回归正常生活，同时让约翰扔掉安娜贝尔死前抱过的娃娃。但不久，他们家中开始出现一系列超自然现象，家中还因此发生火灾，米娅及时被邻居发现救出去，送院后刚好生下一个健康的女婴，起名叫莉亚。之后，一家三口搬到帕萨迪纳的一栋公寓，米娅却从搬家箱子中找到原本已被丈夫扔掉的娃娃，误以为是不小心将它收拾回来后放回柜子上。随后，独自在家照顾女儿的米娅再度被周围一系列超自然现象骚扰，现象随后还变成某种恶魔灵体，分别在她家中和公寓地下室惊吓她，让米娅认为那是死去安娜贝尔的鬼魂。
米娅询问调查希金斯夫妇灭门案的警探克拉金得知，安娜贝尔和其男友加入的邪教试图召唤出某种恶魔。米娅靠她认识的公寓住户兼书店店长伊芙琳协助找来相关书籍，得知该邪教所召唤出的恶灵将会尾随他们至任何地方，甚至将会取走一条灵魂。米娅带着莉亚回家后遭遇由恶灵控制的娃娃袭击，再也经受不起精神折磨的她，只好联络她和约翰常去教堂的佩雷兹神父求助。佩雷兹告知恶灵有时候会附身在无生命的物体上等待取走一条性命的时机，在他无法对娃娃实施驱魔后，佩雷兹准备将娃娃带去给华伦夫妇进行调查。但当他开车回去教堂时，安娜贝尔的鬼魂现身在他身后袭击且抢走娃娃。受伤的佩雷兹因此住院治疗，他对前来探望的约翰告知称附身于娃娃中的恶魔超乎他想象般的强大，并怀疑它即将取走米娅的性命。
当天夜里，米娅独自在家陪女儿时，伊芙琳也前来探望她，但恶灵却化身为佩雷兹神父的样子潜入公寓中，抓走莉亚并将其隐藏起来。米娅因女儿失踪而心急如焚，想起她找过的资料后认为唯一救女儿的方法是献出自己的性命。米娅刚准备跳出窗外，约翰及时回来制止她，而伊芙琳这时突然决定代替米娅，作为她多年前不慎引发车祸导致其女儿丧命的赎罪，抱着娃娃跳出窗外至楼下而坠亡。伊芙琳死后，恶灵随即消失无踪，米娅和约翰发现莉亚平安无事地回到婴儿床上。她们一家平安团圆时，而伊芙琳遗体手中的安娜贝尔娃娃却消失无踪。
六个月后，脱离恶魔掌控的佛姆一家，再度搬家以告别过去。而消失的娃娃出现在一家古董店里，最后被一位母亲买走，其准备送给她读医科的女儿黛比当作生日礼物。