かつて聖職者としてスーダンで布教活動を行っていたときに幼い娘と夫を失ったことからキャサリン（ヒラリー・スワンク）は信仰を捨て、今ではさまざまな謎に対して祈りではなく、科学的調査によって答えを見つけることに専念している。大学教授として、彼女はいわゆる“奇跡”と言われる現象の真相を暴く第一人者となり、涙を流す像や聖人のような形の染みが浮き出た壁、血を流す手のひらなどの調査を世界中から要請されている。
そして今までに彼女が解明できなかった“聖なる”謎は１つもなかった。しかし、今回は……。
ある日、小さな町ヘイブンの教師、ダグ・ブラックウェル（デイビッド・モーリシー）がキャサリンのもとを訪れ、町の人々が神のなせる業だと信じている一連の不可解な出来事を解明してくれるよう頼む。その町へ赴いた彼女とパートナーのベン（イドリス・エルバ）は、奇跡と呼ばれるものが邪悪なものになり得ること、そして信仰と迷信を区別する線が危険なまでに細いことを知ることになる。
ルイジアナの深く暗い森と澱んだ沼の中に埋もれているような町ヘイブン。そこでは確かに何かが起きていた。ひとりの子供が死に、川の水が血に変わった。それはこの町を襲う旧約聖書の“十の災い”にそっくりな現象の始まりでしかなかった。
キャサリンにとって初めて遭遇する科学で説明のつかない現象……。町の人々は、ローレン（アナソフィア・ロブ）という謎めいた少女が神の怒りを町にもたらしたと信じている。だが、彼らが災いの象徴として忌み嫌うローレンは、キャサリンには救いを求めている哀れな子供にしか見えない。そして、この謎の真相に近づくにつれ、彼女は世界を闇に陥れようとしている陰謀で自分が何の役割を果たそうとしているのかを思い知らされていく。