Bella Baxter (Emma Stone), una joven embarazada, se suicida para escapar de los malos tratos de su esposo. El cadáver de la joven llega a un médico demente, Godwin Baxter (Willem Dafoe), que se propone resucitarla implantándole el cerebro, aún vivo, del feto.
La nueva criatura, con cuerpo de mujer adulta y cerebro incontaminado de bebé, se muestra ansiosa por aprender. Para ello, se escapa con Duncan Wedderburn (Mark Ruffalo), un libertino abogado. Libre de los prejuicios de su época, Bella se embarca en un viaje «de puro sexo», un sexo libre de vergüenza o pudor.