En la década de los setenta, el Berberian Sound Studio fue el estudio de postproducción de sonido más barato y sórdido de toda Italia, por el que solamente las películas más perturbadoras han procesado y editado sus mezclas de sonido en este lugar. Gilderoy, un tímido ingeniero de sonido residente en el Reino Unido, viaja a Italia para encargarse de mezclar el último giallo de Santini, el gran maestro del género; Gilderooy pronto se verá atrapado en un mundo prohibido poblado por actores maniáticos donde los caprichos artísticos y la burocracia más absurda marcan el día a día.

La pasión de una mujer por el estudio de las mariposas y las polillas pone a prueba la relación con su amante. Día tras día, Cynthia (Sidse Babett Knudsen) y Evelyn (Chiara D'Anna) interpretan un provocativo ritual que que consiste en castigar a Evelyn con una sesión de placer y sadomasoquismo fetichista. Cuando una de las dos desea una relación más convencional, entonces la obsesión erótica de la otra se convierte en una adicción incontrolable.