Dans les années 1880, Eugénie est une jeune fille radieuse et passionnée d'une famille de la grande bourgeoisie.
Elle possède un don unique : elle est capable d'entendre et de voir les morts, ce qui lui cause des transes incontrôlées. Lorsque sa famille découvre ce don, la jeune fille est internée contre son gré à la clinique neurologique de La Pitié Salpêtrière.
L'éminent professeur Jean-Martin Charcot y dirige notamment le « service des hystériques ». Eugénie ne peut s'échapper et doit subir les mauvais traitements et le mépris misogyne des médecins incompétents.
Le personnage de Geneviève, joué par Mélanie Laurent, serait inspiré de la vie de Marguerite Bottard qui a travaillé à la Pitié Salpêtrière.