Uma investigação policial sobre o assassinato da estudante Tomie Kawakami (Miho Kanno) revela uma história de mortes misteriosas de meninas com o mesmo nome que remonta à década de 1860. O detetive Harada (Tomoro Taguchi) rastreia uma colega de classe de Tomie chamada Izumisawa Tsukiko (Mami Nakamura), uma estudante de artes que está sendo tratada de amnésia. Ela não se lembra do período de três meses em torno da morte de Tomie e está começando a suspeitar que a causa pode ser sobrenatural. Enquanto isso, o novo vizinho de Tsukiko, seu ex-professor do ensino médio, Yamamoto Tanabe (Kenji Mizuhashi) está criando uma criatura peculiar, parecida com um bebê. Ao longo de algumas semanas, ela se transforma em uma linda adolescente com olhos laranja e respondendo ao nome de Tomie Kawakami. E Tomie não vai morrer.