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 sœur 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 sœur, une usurpatrice.