少女在广场结识了自称无家可归的黑衣男子，提到自己有哥哥姐姐。一天，她在长椅下发现一个沉重的黑包。她抱起包寻找警卫时，包内突然发生剧烈爆炸。男子望着黑烟快步离开。
第 1 章 玻璃鸟 (I)
1983 年 12 月 20 日晚 7:30，Sandford Tower 顶层。SG 公司技术部长 Travis 向社长 Hugh 汇报了基于 M 理工大学 Ian 理论开发的“透过率可变型玻璃”项目。部下 Chuck 展示了灰色玻璃板样品：通电变透明，断电恢复灰色，Hugh 对其商业前景十分满意。Ian 回到酒店向女友 Cecilia 分享喜讯，Cecilia 却担忧该成果会半途而废。汇报后，Hugh 与 Travis 确认了代号“毛毯”的军用保密项目进展。Hugh 带 Travis 穿过暗门，输入 16 位密码，进入秘密收藏室，展示了非法搜集的珍稀动植物和蓝玫瑰“深海”，透露最深处另有一扇设有 16 位密码锁的暗门。Hugh 的独生女 Lorna 带 Chuck 潜入秘密收藏室，输入由其生日“19641113”与亡母生日组合而成的 16 位密码，打开最深处的暗门，展示了六只绝美的“玻璃鸟”。Chuck 听着歌声，如痴如醉。
当晚 10:10，律师 Victor 抵达大厦，与匆匆离去的 Travis 擦肩而过。Victor 通过一楼安检时，包内的铝制活页夹触发了金属探测器。他乘直达电梯，到顶层向 Hugh 汇报诉讼进展，Hugh 态度强硬，拒绝和解。女仆通报，Lorna 将推迟返回。女仆 Pamela 输入密码，巡视收藏室，顺手擦掉了玻璃鸟房上 Chuck 留下的掌纹。她搭乘脱离监控的直达电梯前往屋顶，输入密码，来到停机坪。预定时间一到，名为“水母”的自动驾驶飞艇准时降落。
第 2 章 塔楼 (I)
1984 年 1 月 21 日上午 9:00，女警 Maria 与部下漣来到 Sandford Tower。他们查获一本记录非法交易的账本，其中最大买家缩写“H.S.”指向 Hugh 的物流仓库。漣提及 3 年前被掩盖的 SG 研究所爆炸案，以及在 10 年前费城高楼炸弹案中粉身碎骨的无名少女。Maria 确认直达电梯仅在 1 层有出入口。普通电梯最高只到 35 层，于是她从 35 层安全通道门徒步攀爬。上午 10 点，她爬到 70 层时，脚底突然传来轰鸣与剧烈震动，灯光全熄。
【插曲】Chuck 的日记记录了他对玻璃鸟“Elya”的病态痴迷，逐渐超过了对 Lorna 的感情。1 月 19 日日记提到，次日顶层将举办派对，他萌生了偷走“Elya”的念头。
第 3 章 玻璃鸟 (II)
梦境中，Cecilia 回想起男友 Ian 提出的“玻璃相”理论。通过操纵物理参数施加外部能量，能实现负折射率，改变透光率，赋予玻璃柔软的物理特性。1 月 21 日上午 8 点，Cecilia 在没有窗户的灰色房间醒来，回想起昨晚同 Ian、Travis、Chuck 参加 SG 社的顶楼派对，失去意识。四人走出房间汇合，发现都穿上了白衣，大厅铁门被电子锁锁死。女仆 Pamela 转达 Hugh 的口信：“答案你们自己清楚”，坚称没有钥匙。一只玻璃鸟“Elya”飞落 Chuck 肩头，Pamela 强行抓鸟，扯落一根羽毛后离去。Ian 推断该楼层呈长方形，无窗无楼梯。室内设施极简，只有一间厨房、一间带下沉式浅水池的共用大浴室、数十间仅有床和日光灯的客房。众人探索后各自回房休息。1 小时后，所有灰色墙壁和房门瞬间变为透明玻璃，仅剩门把手和合页悬空。隔着透明迷宫，Cecilia 看到 Travis 倒在血泊中，死于休息的 1 小时内。现场铁门锁死，没有外通渠道，构成巨大密室。
第 4 章 Tower (II)
上午 9:40，漣在管制室查明，37-70 层锁定，36、71 层为机械层，仅一部电梯直达 72 层私邸。货运电梯最高到 70 层。漣判断无法从外部潜入，前往 35 层寻找 Maria。上午 10 点，35 层上方突发爆炸，大楼断电起火。漣引导人群撤离至室外，发现大楼南侧被炸出巨洞。漣未找到 Maria。随后，更高楼层发生第二次爆炸。
第 5 章 玻璃鸟 (III)
上午 9:40，墙壁变透明。Travis 背部多处刺伤身亡，现场血迹斑斑，没有找到凶器。Ian 指出众人身上无血迹，排除了近距离作案的可能。玻璃鸟离奇消失，伴随着一阵轻微的震动，墙壁重新变回不透明的灰色。Pamela 称震动是远处主干道卡车经过所致，墙壁是定制的可调透光率玻璃。Ian 推测，Pamela 伪造玻璃鸟消失，是为了掩盖大铁门其实无法打开。他在铁门接缝处粘上一根头发，设下陷阱。10 分钟后 Pamela 死在斜对面空房，胸口插着利器。
第 6 章 塔楼 (III)
上午 10:01，Maria 在楼梯间遭遇爆炸震动，继续爬到 72 层，发现防爆铁门紧锁。她转而向下逃生，却发现 38 层的楼梯炸毁，只得重返 72 层砸门求救。门内敲击声戛然而止，鲜血从门缝下渗出。
第 7 章 玻璃鸟 (IV)
上午 10 点，别馆内。Ian 正欲开门，Chuck 警告玻璃变透明时通有高压电。Ian 查验铁门，发现头发陷阱完好，断定凶手仍在内部。玻璃变回灰色，众人搜查无果。Chuck 逃回房间，反锁房门。20 分钟后，Cecilia 终于同意 Ian 主动出击。为防武器被夺，Ian 将菜刀锁进柜子，用床单缠紧，两人分别拿着长布条和平底锅防身，期间四周再度传来震动。两人来到 Chuck 房前推门而入，只见 Chuck 腹部中刀，仰面躺在房间中央，已气绝身亡。
第 8 章 塔楼 (IV)
上午 11 点，漣得知三处逃生楼梯均毁于爆炸，推测是凶手所为。Emma 证实 Maria 前往了高层。漣请求直升机救援，遭到拒绝。接待员透露 Hugh 自昨晚派对后失联。Victor 证实昨晚顶层曾举办新年派对。漣瞧见空中掠过一个白色飞行物。
第 9 章 玻璃鸟 (V)
上午 10:40，两人看着 Chuck 的尸体，现场没有发现凶器。他们在角落捡到带按钮的遥控器，按下后墙壁变透明，能看到这处空间没有第六人。先前杀 Pamela 的短刀如今成了杀 Chuck 的凶器。Ian 确认铁门陷阱完好，断定凶手仍潜伏在内部隐藏房间。Ian 在浴室透过玻璃观察，发现外墙的阴影与污迹在淋浴管道两侧产生了极不自然的断裂与错位。
这里的玻璃是双层结构，由“折射率可变型玻璃”与“透过率可变型玻璃”组合而成。这种设计利用负折射率，使光线穿透时发生反向逆折射，只需极薄的厚度，就能制造出足以容纳一人的光学死角。凶手此前藏身于此。一旦有人靠近正面，凶手就会按下遥控，让玻璃恢复不透明状态。
两人赶到死角正面，那里早已空无一人，只在靠近地面的玻璃底部找到一枚掌纹。他们在 Chuck 的床底下发现了一根玻璃鸟的羽毛，底部呈黑色，尖端蓝黑渐变。Ian 在玻璃房门内侧发现了一枚右手掌纹，高度与 Chuck 的脸部平齐，正常开关门绝不会触碰到这个位置，证明 Chuck 曾主动测试过这里的安全性，门上根本没有高压电。Ian 伸手触摸玻璃，证实墙壁并非“透过率可变型玻璃”，而是夹着液晶薄膜的仿制品。Ian 质问 Cecilia 是否是她动的手脚。
Cecilia 流泪道歉。突然，Ian 背部中刀，倒地失去了知觉。Cecilia 看到前方角落里凭空悬停着一把沾满鲜血的凶器。她拼命逃向大厅铁门呼救，背部却突遭重击，在失去意识前隐约听到了玻璃鸟的歌声。
第 10 章 塔楼 (V)
上午 11:40，72 层防火门因电路故障弹开。门内倒着一具白衣女尸，留着黑发，身穿白色病号服，背部中刀。Maria 在藏品室发现蓝玫瑰“深海”及四具白衣尸体：一名金发男子、一名戴眼镜的茶褐色卷发男子、一名大背头黑发男子、一名红发女子。五人均死于刺伤，现场无凶器。宴会厅内，Hugh 与 Lorna 中弹身亡，Lorna 身上溅满鲜血，现场无枪支。电梯轿厢内炸弹引爆，大火封死退路。Maria 退回餐厅，砸碎落地窗呼救，被军用飞艇“水母”救起。上午 11:58，伴随新一轮爆炸，塔楼中部折断崩塌，化为废墟。
3 天后，众人梳理案情。尸检显示，七具遗体的肺部均未吸入粉尘，证实七人均死于大楼坍塌前。警方确认了 Hugh 父女身份，其余五人推测为 Pamela、Ian、Cecilia、Travis、Chuck。记录显示，律师 Victor 于下午 5:10 拜访，半小时后离开。四名客人在 5:55 前抵达。期间 Travis 于 6:18 致电妻子不回家。警方推测四人囚禁后被杀害。现场没有凶器，而且 Cecilia 死在门外，可以排除自杀或互杀，推测凶手是带着凶器逃离的。24 小时监控没有显示异常。警卫证实，1 个月前 Travis 曾展示了一个机密手提箱，箱内装有一块带有电极的灰色板子和一块装在塑料袋里的透明黏土状物体。记录显示，飞艇于晚 6:15 降落楼顶，停留了 5 分钟，恰好撞上 6:18 的那通电话。如果凶手乘飞艇逃逸，不可能在短短 2 分钟内连杀七人，帮他们换好衣服，再顺利撤离。飞艇处于预设无人驾驶状态，也排除了乘飞艇侵入的可能。漣披露了作案动机：3 年前 SG 项目爆炸，导致三名员工丧生。当时 Travis 和 Chuck 强行采用了 Ian 的理论，Hugh 负责封口，Cecilia 收顾问费还债。炸药疑似偷自 Hugh 旗下 10 年前遭袭的废弃大楼仓库，大楼迅速坍塌的原因是 16 年前降低了防火标准。漣指出 Pamela 履历空白，体型大变，怀疑是复仇者冒名顶替。
第 11 章 玻璃鸟 (VI)
漣展示 Chuck 日记，证实其与 Lorna 的私情。日记还提到，Chuck 1 个月前造访顶层时见过藏品室。Maria 翻看从废墟中找回的走私动物尸体照片，对比现场记忆，惊觉一个可怕事实，立即致电 Irene 寻求协助。
1 月 26 日，众人来到 Hugh 家族旧宅。John 乘飞艇降落，证实同等气象下，飞艇直飞旧宅需要 60 分钟，从塔楼飞来需要 90 分钟。结合起降时间，证明飞艇曾在旧宅停留约 10 分钟，足够运送人员。警方在旧宅一楼地毯上发现一滩擦拭过的暗红血迹。地下室入口旁有密码键盘，与塔楼屋顶的相同，门后是格局畸形的诡异空间，灰色平滑墙壁隔出迷宫，单人空房呈牢笼结构，只能从外侧上锁。地下室大厅及房间地板上均留有大片暗红血迹。警员在后院花坛挖出一具金发男尸。死者背部中刀，身上穿着朴素的白衣，样式很像病号服。Maria 认出，这才是真正的 Ian。Cecilia 家中的毛发与塔楼里两具女尸的 DNA 互不匹配，证实了塔楼死者并非受害者本人。