Film The Infernal Machine mengikuti kisah Bruce Cogburn (Guy Pearce), seorang penulis kontroversial yang hidup menyendiri selama 25 tahun di wilayah gurun Amerika Serikat. Ia memilih mengasingkan diri setelah novel terkenalnya, The Infernal Machine, dikaitkan dengan aksi penembakan massal di sebuah universitas yang menewaskan banyak orang.

Kehidupan tenang Cogburn mulai terganggu ketika ia terus-menerus menerima surat dari penggemar obsesif bernama William DuKent (Alex Pettyfer). Surat-surat itu membuat paranoia dan kebiasaan minum alkohol Cogburn semakin parah. Ia bahkan berkali-kali menelepon DuKent dengan nada ancaman agar berhenti mengganggunya.

Di tengah tekanan tersebut, Cogburn mendatangi Dwight Tufford (Iris Cayatte), pelaku penembakan yang kini dipenjara. Namun situasi berubah berbahaya ketika Dwight berhasil kabur dan mendatangi rumah Cogburn, memaksa keduanya terlibat konfrontasi mematikan.

Seiring cerita berjalan, terungkap fakta mengejutkan bahwa Cogburn sebenarnya bukan penulis asli The Infernal Machine. Novel itu ternyata hasil curian dari karya muridnya sendiri, Elijah Barrett (Ben Temple), yang mengalami gangguan mental setelah menulis buku tersebut dan sempat mencoba bunuh diri.

Puluhan tahun kemudian, Barrett kembali dan memaksa Cogburn menghadapi dosa masa lalunya. Konflik mereka berujung pada kebakaran besar dan pertarungan emosional yang mengungkap seluruh rahasia kelam di balik novel terkenal tersebut. Film ini dipenuhi nuansa misteri psikologis tentang rasa bersalah, identitas, dan obsesi.