六年前，五岁的沢城タケシ与母亲あずさ、父亲裕一郎一同造访了一家由大正时代的复古洋馆改建而成的美术馆。在大厅楼梯平台上陈列着一个西洋人偶，约 30 厘米高，拥有蓝色玻璃眼珠，金色卷发，身着华丽洋装。在世界的另一角，一名拥有“灵视”能力的少年正与其父亲通话。少年刚刚解决了一起“悬崖怨灵”事件，但他感应到邻近的 N 市正散发着不祥的气息。
时间来到现在的 5 月 25 日，沢城タケシ已是小学五年级学生，母亲あずさ在两年前的车祸中不幸去世。父亲沢城裕一郎为了让タケシ走出丧母之痛，扔掉了母亲生前最珍视的一只名为 Lucas 的玩偶。这是母亲负责的童书《小偷 Lucas》的限量周边，全球只发行了 100 个。父亲试图让タケシ接纳新恋人丸岡美樹，タケシ对此反感，离家出走。在回家路上，タケシ沿着河岸行走，意外地在灌木丛中捡到了一只满身泥污的 Lucas 玩偶，将它带回了家。当晚的电视新闻播报，5 月 25 日凌晨 1 点左右，N 市推理作家万座勇的家中发生火灾，勇和妻子亜紀双双遇难，而万座亜紀正是亡母あずさ生前负责的作者。タケシ在房间里清洗捡回来的玩偶，父亲闯入房间，认定这是儿子捡回了那个丢掉的旧玩偶，强行将其没收，声称明天一早就要扔掉。父子爆发激烈争吵。次日清晨，タケシ醒来发现那只 Lucas 玩偶竟然端端正正地坐在他的书桌上，双脚的脚尖湿润的，仿佛被丢掉后自己一路走了回来。
当天中午，刑警富田、太刀川找到沢城裕一郎，询问万座夫妇火灾案。警方怀疑人为纵火，理由是现场缺少了一个 Lucas 玩偶。玩偶的眼睛是玻璃制的，即便烧毁也应留下熔化的痕迹。其他编辑证言，万座家这只玩偶帽子上的星星装饰快要脱落了，这一特征与タケシ捡回家的玩偶完全吻合。裕一郎惊恐万分，因为万座家就在河对岸，凌晨火灾与儿子傍晚带回玩偶的时间线也完全说得通，他怀疑儿子是否在深夜溜出去纵火，偷走了玩偶。他确信早上已经将没收的玩偶扔进了垃圾堆，如果玩偶再次回到了儿子手中，那意味着儿子又去翻了垃圾。
タケシ在学校遭受シゲ、ビャク、カンタ三人组的霸凌，他躲进了图书馆旁一间废弃发霉的阅览室，在那里遇到了神秘的转学生森恭介。放学路上，タケシ感觉到被人跟踪，回头发现一个金鱼眼的诡异男子正躲在桥柱后窥视。タケシ惊恐地逃回家中，发现原本在二楼房间桌上的 Lucas 玩偶竟然自行移动到了楼梯台阶上。趁父亲还没回来，タケシ再次清洗了玩偶，用针线将帽子上那颗松动的星星缝好了。当晚 9 点，沢城裕一郎回家，发现儿子抱着玩偶在沙发上睡着了。裕一郎愤怒地试图抓起玩偶，手指却被玩偶腋下的一根缝衣针刺破。裕一郎没敢再触碰它，退回了自己的房间。
森恭介拥有“灵视”能力，他看タケシ被某种不祥的怨念附身，那团黑色的气息正是源自那个玩偶。5 月 27 日，森恭介指引タケシ在体育仓库找到了被霸凌者藏起来的书包，直接点破タケシ捡到了“某种东西”。放学后，森恭介随タケシ回家查看玩偶，途中再次被“金鱼眼”跟踪。邻居金田保挥舞着手杖猛烈敲击沢城家的大门，辱骂身为公务员的裕一郎是“税金小偷”，タケシ对此面无表情地低语：“金田这种人去死就好了。”当日深夜，金田保在自家二楼房间借酒浇愁。金田是裕一郎负责的生活保护受给者，对自身境遇和沢城家充满了愤怒。他赤脚踩到了散落在窗边地板上的图钉，在醉酒状态下失去平衡，翻出窗户坠楼，受伤住院。
5 月 28 日放学后，タケシ与森恭介再次来到河边寻找线索。“金鱼眼”再次冲出，口中喊着模糊不清的名字和词语，试图强抢タケシ手中的 Lucas 玩偶。森恭介撞倒该男子，帮助タケシ成功逃脱。事后两人回到河边复盘。森恭介推测这只带有烟熏痕迹的限量版玩偶属于已故作家はないあき（万座亜紀）。森恭介向タケシ展示了五年前关于《小偷 Lucas》涉嫌剽窃的视频，视频中有人焚烧同款玩偶，他认为这只幸存的玩偶可能汇聚了强烈的负面情绪，从而变成了某种咒物。タケシ的青梅竹马君原マリア出现，对森恭介的侦探背景表示怀疑，警告タケシ不要深交。
5 月 29 日傍晚，タケシ按约定独自在河边等待森恭介，却遭到了シゲ、ビャク、カンタ三人组的伏击。就在タケシ无力反抗时，シゲ的鼻尖突然喷出鲜血，接着另外两人的手臂、脚踝、小腿也接连出现针刺伤口，三人惨叫，鲜血直流。タケシ感到草丛中传来了奔跑声，在草丛中寻回了 Lucas，发现它的脸上和手上溅有血迹。班主任新山利吉恰巧路过，面对受伤三人组的指控，完全无视タケシ长期遭受霸凌的申诉，认定是タケシ用玩偶手中的缝衣针行凶。新山粗暴地夺过玩偶，将其用力扔进草丛。タケシ愤怒地冲着老师喊出了诅咒：“你也去死好了！”新山离开后，タケシ发现森恭介一直躲在河对岸用摄像机拍摄了全过程。森恭介承认，是他向霸凌者泄露了タケシ的位置，目的是为了验证附在玩偶上的恶灵是否会通过攻击タケシ的敌人来守护他。タケシ感到深深的背叛，愤然离去，甚至没有捡回玩偶。当晚，新山老师回到公寓后感到极度不安。他在厨房听到异响，随后发现水果刀不翼而飞。他手持菜刀在家中疯狂搜寻，查看客厅中的热带鱼水槽时，潜伏在水槽底部的 Lucas 玩偶突然暴起，用水果刀将其刺杀。
5 月 30 日早晨，タケシ带着塞满棉花的假玩偶去学校虚张声势，震慑了霸凌者ビャク。学校宣布新山老师“急亡”，全校停课。森恭介找到タケシ，指出新山是被 Lucas 杀死的。タケシ意识到自己诅咒过的人都遭了殃，而他还曾诅咒过父亲的恋人丸岡美樹。两人决定合作阻止杀戮，森恭介强调必须查明附身恶灵的“真实姓名”以削弱其力量，嘱咐タケシ回家后务必锁好门窗。タケシ回家后发现，丸岡美樹已在家中，正用电磁炉准备晚餐。タケシ立刻封锁所有门窗，以防玩偶入侵，却在书桌上发现了 Lucas 侵入踩踏的脚印。タケシ冲进厨房，惊恐地发现 Lucas 正躲在冰箱顶部的一个纸箱缝隙中，手握水果刀，准备偷袭毫无防备的丸岡美樹。就在 Lucas 跳下的瞬间，タケシ猛地推开丸岡美樹，两人摔倒在地，丸岡美樹头部撞击墙壁，流血昏迷。父亲沢城裕一郎带着森恭介赶回家中，目睹了这一幕后彻底爆发，认定是精神失常的儿子再度行凶。绝望的タケシ为了让玩偶远离家人，对警察谎称犯下了所有罪行。在警署的审讯室里，太刀川直接指出タケシ在撒谎，警方并不认为他是凶手，反而相信“玩偶杀人”的证词。太刀川透露，警方这六天来一直在进行独立调查，已经建立了一个假说。
时间回溯至 5 月 25 日清晨，刑警富田、太刀川接到火灾讯息，万座夫妇二人均已身亡。两名刑警此前一直在追踪代号为“私刑执行人”的连环杀手，已锁定万座勇为头号嫌疑人。“私刑执行人”曾先后杀害三名逃脱法律制裁的男性，还在网络上公开处刑理由。尸检结果显示，妻子万座亜紀被一把水果刀刺中，死于失血过多，死亡时间在火灾前，丈夫万座勇则死于烧伤。警方推测，或许是亜紀试图阻止丈夫的罪行，导致被勇刺杀，于是在死前放火，同归于尽。
时间回到现在的 5 月 30 日。太刀川回忆，四天前提及玩偶“帽子上的星星装饰快要脱落”之时，裕一郎表现惊慌，警方正是因此将注意力转向了沢城家。富田和太刀川在 5 月 26-27 日走访了万座夫妇的故乡，得知万座勇自小就喜欢虐杀昆虫和小动物。万座夫妇中学时同属文艺部，当时还有一位好友阿方真由美，据传长期遭受父亲阿方孝二的性虐待，在高一时便投河自杀身亡。刑警们查阅了当年的文艺部部刊，发现了一幅由阿方真由美绘制的插画，其中的角色形象与万座亜紀笔下的 Lucas 惊人相似。太刀川向タケシ、森恭介展示了阿方孝二的照片，竟然就是跟踪二人的“金鱼眼”。五年前，阿方孝二在社交媒体上发布了女儿中学时的画作，指控畅销作家はないあき（亜紀）剽窃了已故女儿的创意。为了平息风波，亜紀不得不公开了真由美自杀前寄给她的遗书。信中真由美请求亜紀能代替自己，将 Lucas 的故事写成书。虽然这封信证明了亜紀是受托创作，但舆论的质疑并未完全消散，亜紀也因此深受打击，创作陷入停滞。亜紀的旧友幸村透露，万座勇患有不育症，所以夫妇二人没有孩子，这为万座勇变成“私刑执行人”提供了心理基础。太刀川向沢城タケシ及其好友森恭介解释了警方为何相信“玩偶会动”，判定 Lucas 的恶灵正是“私刑执行人”万座勇。
5 月 30 日晚 9 点，就在太刀川准备处理玩偶时，证据保管室发生惨案，两名负责看守的警员被割喉杀害，Lucas 不知所踪，现场留下两张便签，一张写着“丸岡美樹被送往椚ヶ丘医院”，另一张写着“ルーカス、危機一発のオリから消え去る” （Lucas 从千钧一发的牢笼中消失了）。富田意识到玩偶的目标是丸岡，独自驾车追赶。途中，潜伏在车后座的玩偶用钓鱼线勒住富田的脖子，富田试图通过喊出“万座勇”的名字来镇压恶灵，却毫无作用。最终，富田毅然将车撞向废弃工厂，引发爆炸，玩偶却在撞击前跳窗逃脱。タケシ、森恭介、太刀川驱车赶往医院。裕一郎也赶到医院，在走廊发现了一名被割喉的医生，接着便遭遇了持手术刀的玩偶，一直跟踪玩偶的金田保也被吓至昏厥。裕一郎用输血袋伪装中刀喷血，成功骗过了玩偶。タケシ一行抵达医院，与父亲汇合，众人躲入丸岡的病房筑起街垒，准备用打火机烧毁玩偶。一直坚信玩偶是女儿阿方眞由美转世的阿方孝二也闯入医院，试图拥抱玩偶时却被无情斩杀。目睹此景的タケシ惊叫出声，Lucas 立刻向他甩出一把手术刀，死里逃生的富田及时赶到，拉开了タケシ。タケシ终于想通了玩偶的真实身份，温柔地喊出了一个名字，玩偶立刻停止了袭击，任由タケシ抱起。タケシ点燃了打火机，将玩偶烧为灰烬，只剩下玻璃眼珠。
设定是能杀人的怨灵玩偶，核心谜题是猜怨灵身份。结尾医院攻防战的紧张感与解谜的宣泄感结合得恰到好处，逆转推理的切入点不易看穿。