Will Navidson, un famós fotoperiodista premiat amb el Pulitzer, es trasllada amb la seva família a una casa en l'entorn rural de Virgínia en un intent de salvar el seu matrimoni, seriosament perjudicat pels seus viatges continus i la seva addicció al treball. A més de Navidson, la família està composta per la bella ex-modelo Karen Green i els dos fills petits de tots dos. Molt ràpid, Will descobreix que la casa presenta una anomalia arquitectònica singular: el seu espai interior és lleugerament més gran que el que hauria d'ocupar segons les seves dimensions exteriors. Will tractarà d'esbrinar què secret amaga "La casa de fulles", al mateix temps que procurarà posar fora de perill a la seva família. Un viatge pel qual recaptarà l'ajuda de tots els mitjans al seu abast, inclosa la del seu germà bessó Tom.