Susan Morrow ist erfolgreiche Betreiberin eines Kunstmuseums in Los Angeles. Ihr Mann Walker ist Arzt und häufig auf Geschäftsreise unterwegs. Eines Tages erhält Susan unerwarteterweise einen Brief von ihrem Ex-Mann Edward, welcher ein Manuskript zu einem unveröffentlichten Roman enthält.

Das Manuskript mit dem Titel „Nocturnal Animals“ hat Edward, welcher Autor ist, ihr geschickt, um ihre Meinung dazu einzuholen. Als ihr Mann einmal wieder auf Geschäftsreise in New York ist, liest Susan das Manuskript. Dieses handelt von dem Mathematikprofessor Tony Hastings, dessen Frau Laura und Tochter während eines gemeinsamen Urlaubs entführt und ermordet werden.

Mit der Zeit erkennt Susan einige Gemeinsamkeiten im Roman und ihrer eigenen Vergangenheit und erkennt, dass es sich bei dem Manuskript möglicherweise um mehr handelt als einen harmlosen Roman.