儿童临床医学家凯瑟琳•迪恩（珍妮弗•洛佩斯 Jennifer Lopez 饰）供职于一家研究大脑的医疗研究机构，她的任务是通过高技术手段陷入幼年患者的梦境中，治愈她们幼小心灵中的疮疤。警方接到报案，说当地有很多幼女失踪。负责此案的FBI探员（文斯•沃恩 Vince Vaughn 饰）断定，此举为一个连环作案的变态凶手所为。经过调查，警方锁定了犯罪嫌疑人——卡尔•斯塔格（文森特•德奥诺费奥 Vincent D"Onofrio 饰），但是苦于他守口如瓶，无法救出被他囚禁的女孩。这时，警方联系了凯瑟琳，希望她可以通过梦境的方法，潜入犯人的大脑，找到受害者的所在位置。然而，事情远比想象得更加险象环生…… 人类关于自身的探索从来没有停止过，有关脑及神经学的研究到目前为止依然存在着许多的未知，这种未知也为艺术家们提供了足够的想象空间和舞台，因此每当一种新的脑科学说或者新的精神与神经学概念的提出，不仅只是生命科学范畴的事件，同时也会成为社会和人文现象。当代的文化思潮的主流观点很多就是见诸于奥地利精神病学专家佛洛伊德的“精神分析学说”以及他著名的学术著作《梦的解析》。可以说关于人类思维的艺术发挥很多时候都借助了佛的学术观点，包括大名鼎鼎的希区柯克就在战后迫不及待地和深受“精神分析”理论影响的超现实主义画家达利一道以佛洛伊德式的观点拍摄了其著名的《爱德华大夫》一片，尔后希氏的大量影片都反映了类似的主题，例如大名鼎鼎的《精神病患者》、《眩晕》、《后窗》等，无不潜藏着当代心理学的时髦观点。《入侵脑细胞》一片是近年来在探讨心理问题上的又一时髦作品，它以其惊世骇俗的表现手法和令人侧目的影像来描述着人类思维中的某些潜意识成分，与其说此片是一部以犯罪题材做包装的商业娱乐片，不如说是人内心世界中最恐怖景象的一种具像化的表现。虽然此片被很多媒体看成是一种虚有其表的时髦玩意，但不可否认的是，玩MTV玩出了名堂的导演塔森·辛格为这部影片创造出的视觉效果绝对是值回票价的，这也是以做视效为己任的MTV和广告片导演们最擅长的本事。