Sur une route du Nebraska, Mark Schulter est victime d'un grave accident de voiture. A son réveil, après un profond coma, il reconnaît tous ses proches, sauf Karine, sa soeur aînée. Déboussolée, meurtrie, celle-ci fait alors appel à Gerald Weber, un célèbre neurologue. Le diagnostic est sans appel, Mark est atteint du rarissime syndrome de Capgras : il considère Karin comme une pâle imitation de sa soeur, une usurpatrice. Tandis que Weber étudie son cas, Mark tente de reconstituer ce qui s'est vraiment passé la fameuse nuit de l'accident, et de démasquer ce témoin anonyme qui lui a sauvé la vie avant de disparaître en laissant un étrange message. Ce qu'il découvrira va bouleverser à jamais sa vie et celle des siens...