建在大山深處的天使療養(yǎng)院里，穿著編號(hào)414病號(hào)服的林默(邱澤 飾)大喊著我沒(méi)病，然后向出口處狂奔，眼看快跑出去了，卻被衣服上編號(hào)316的男子撲倒在地，那人拿著一把剪刀，對(duì)林默嘟囔著說(shuō)你的鼻子有問(wèn)題，于是捅了下去……

一大早，林默從噩夢(mèng)中驚醒，給小愛(ài)開(kāi)了門(mén)。憑借敏銳的嗅覺(jué)，林默成功猜到小愛(ài)帶給他的餐飯，連店家名都報(bào)的一字不差。吃飯的時(shí)候，林默接到一個(gè)電話，來(lái)自天使療養(yǎng)院，話還沒(méi)說(shuō)完就斷了。林默回?fù)苓^(guò)去，對(duì)方卻告訴他，天使療養(yǎng)院沒(méi)有達(dá)邦這個(gè)人。林默想到唐仁(王寶強(qiáng) 飾)三個(gè)月前出國(guó)的時(shí)候曾和他說(shuō)過(guò)，他有次遇到鋼琴師達(dá)邦，鋼琴師說(shuō)自己正在查一個(gè)大案，但風(fēng)險(xiǎn)很大，萬(wàn)一遇到危險(xiǎn)的話，要唐仁救他出去。唐仁追問(wèn)下，鋼琴師說(shuō)自己在查天使療養(yǎng)院，一個(gè)裝滿天才和瘋子的歌劇院。林默覺(jué)得不對(duì)勁，于是去了鋼琴師的偵探社，只有一個(gè)女孩在那，她根據(jù)電話后面的旋律判斷出老板鋼琴師在天使療養(yǎng)院，還向林默傳達(dá)了鋼琴師的訴求，他想見(jiàn)林默。林默直接拒絕，但師父唐仁三個(gè)月前就已經(jīng)收了鋼琴師的危機(jī)拯救金兩百萬(wàn)，并且以林默的名義簽訂合約，林默不得不遵守約定。

小愛(ài)把林默送到療養(yǎng)院，護(hù)士長(zhǎng)彭西(熊黛林 飾)接待了他們，彭西告訴小愛(ài)，在這里，不建議探視次數(shù)過(guò)高，他們的社會(huì)名字也會(huì)被抹去，來(lái)探視的時(shí)候報(bào)編號(hào)414即可，不允許攜帶任何私人物品。進(jìn)去之后，林默開(kāi)始打聽(tīng)鋼琴師達(dá)邦，但一無(wú)所獲。路過(guò)一個(gè)病房的時(shí)候，一個(gè)編號(hào)316的男人突然沖過(guò)來(lái)嚇了林默一跳，女護(hù)士南希說(shuō)他叫沙馬，年輕的時(shí)候拿過(guò)泰拳冠軍，脾氣很不好。吃藥的時(shí)候，林默當(dāng)著護(hù)士的面吃下，轉(zhuǎn)頭把藥吐在手里，抬頭的時(shí)候發(fā)現(xiàn)樓上有人正在監(jiān)視著他們的一舉一動(dòng)。彭西把414號(hào)的病歷拿給院長(zhǎng)達(dá)明看，南希說(shuō)414正在打聽(tīng)一個(gè)叫達(dá)邦的人，綽號(hào)鋼琴師。

夜里，林默想起偵探社女孩兒告訴他的話，二十四點(diǎn)十分、星期四、男浴室。于是，他按照時(shí)間偷偷來(lái)到男浴室，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)鋼琴師吊死在那里，上吊的工具是寫(xiě)著399的病號(hào)服，林默根據(jù)鋼琴師的上吊姿勢(shì)和勒痕分析，他是被勒死的。從他指甲縫的衣服纖維來(lái)看，是紫色的衣服，而整個(gè)療養(yǎng)院，只有女人是穿紫色衣服。從腳腕的淤青來(lái)看，應(yīng)該是兩個(gè)人。既然能拋尸浴室，那必然是知道他們倆要見(jiàn)面。就在林默要出去的時(shí)候，警報(bào)響了。林默告訴院長(zhǎng)自己不是瘋子，鋼琴師是被謀殺的，但彭西說(shuō)他只是深度抑郁，間歇性躁狂，還命人給他打了鎮(zhèn)定劑拖回房間。

早上，林默醒來(lái)發(fā)現(xiàn)病人們一切如常，護(hù)士告訴他，在這里有病人自殺是十分正常的事情，林默大喊著自己不是病人，他要報(bào)警，彭西告訴他，在這里，是不是病人不是由你決定的。林默想要沖出去結(jié)果被316號(hào)一個(gè)金蛟剪鎖住了，動(dòng)彈不得。再次醒來(lái)的時(shí)候，林默發(fā)現(xiàn)自己在天使療養(yǎng)院心理師安頌的治療室里。林默打聽(tīng)399的情況，安頌說(shuō)他們交流并不多，只知道他姓蔡，是個(gè)老師，有表演型人格障礙。根據(jù)達(dá)邦手心刻的花的圖案，林默問(wèn)這里有沒(méi)有姓花的工作人員或者病人，安頌說(shuō)有一個(gè)病人叫櫻花，被關(guān)在重癥區(qū)，那完全是另外一個(gè)世界。

從治療室走的時(shí)候，林默偷偷順走一個(gè)曲別針，用這個(gè)他順利撬鎖并偷走了保安的門(mén)禁卡，結(jié)果在刷門(mén)禁的時(shí)候被抓了個(gè)正著。彭西很生氣，安排把他送去重癥區(qū)。ECT電抽搐療法讓林默陷入昏迷，但他的大腦仍在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，他分析兇手很了解他，知道他嗅覺(jué)異常，所以故意讓鋼琴師死在淋浴下，并且重癥區(qū)地板上的花紋和鋼琴師身上的傷痕吻合，所以他判斷，鋼琴師是死在重癥區(qū)，之后被轉(zhuǎn)移到男浴室。因?yàn)樽サ侥舷５陌驯?，所以威脅她幫忙，于是，在她的幫助下，林默成功找到櫻花。