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Nel giorno del loro quinto anniversario di matrimonio, l'insegnante di scrittura Nick Dunne torna a casa e trova la moglie Amy scomparsa. La sua scomparsa viene denunciata dalla stampa, poiché Amy è stata l'ispirazione per i popolari libri per bambini Amazing Amy dei suoi genitori. La detective Rhonda Boney trova prove mal celate di una lotta in casa. I media sospettano di Nick a causa della sua apatia nei confronti della scomparsa di Amy.

In passato, Amy rivelò a Nick che Amazing Amy era una versione perfezionata dei fallimenti della vera Amy. Il loro matrimonio si è disintegrato nel tempo; entrambi hanno perso il lavoro a causa della recessione e si sono trasferiti da New York a North Carthage, nel Missouri, città natale di Nick, per sostenere la madre morente. Nick divenne distante da Amy e iniziò a tradirla con Andie, una sua studentessa, mentre Amy si risentì con Nick per averla costretta a trasferirsi nel Missouri.

L'analisi forense della casa porta alla luce macchie di sangue pulite, che indicano un omicidio. Boney scopre prove di problemi finanziari, dispute coniugali e la recente propensione di Amy ad acquistare una pistola. I referti medici indicano che Amy era incinta, cosa che Nick nega di sapere.

Amy e Nick hanno giocato alla caccia al tesoro ad ogni anniversario di matrimonio. Quest'anno Amy aveva nascosto nel capanno degli oggetti acquistati con la carta di credito di Nick, oltre a un diario che mostra il crescente timore di Amy e la paura che Nick la uccida.

Amy si reca in un campeggio negli Ozarks. Dopo aver scoperto la relazione di Nick, aveva concepito un piano per incastrarlo per il suo omicidio. Ha travisato la relazione tra lei e Nick falsificando i resoconti in un diario. All'insaputa di Nick, aveva stretto amicizia con la vicina di casa per raccontarle storie sul temperamento di Nick e rubarle l'urina per manipolare i risultati della gravidanza. Ha messo le prove della colpevolezza di Nick nei punti della "caccia al tesoro" per farle trovare alla polizia. Ha anche spruzzato il suo sangue in cucina e l'ha pulita in modo disordinato. Pensava che Nick sarebbe stato giustiziato per il suo omicidio e aveva pianificato di annegarsi.

Nick intuisce il piano di Amy e convince la sorella gemella, Margot, della sua innocenza. Vola a New York e assume Tanner Bolt, un avvocato noto per rappresentare uomini accusati di aver ucciso le loro mogli. Nick incontra anche l'ex fidanzato di Amy, Tommy O'Hara, che Amy aveva accusato ingiustamente di stupro, grazie a delle presunte "ferite da stupro" sulla sua vagina e alle prove dello sperma di O'Hara. Nick si avvicina a un altro ex fidanzato, il ricco Desi Collings, contro il quale Amy aveva presentato un ordine restrittivo per stalking, ma Desi lo respinge.

Quando i vicini di campeggio di Amy la derubano, lei chiede aiuto a Desi, convincendolo di essere fuggita dagli abusi di Nick. Desi accetta di nasconderla nella sua casa sul lago. Dopo che Andie rivela la loro relazione in una conferenza stampa, Nick appare in un talk show affermando la sua innocenza e scusandosi per le sue mancanze come coniuge per attirare Amy fuori dal suo nascondiglio. Boney crede di avere prove sufficienti per arrestare Nick per omicidio, ma Bolt lo fa uscire su cauzione. Amy si rende conto che Desi intende tenerla in casa per riaccendere forzatamente la loro relazione. Amy utilizza quindi le telecamere di sorveglianza di Desi per far credere che lui l'abbia rapita e violentata, gli taglia la gola mentre fanno sesso e torna a casa da Nick ricoperta del sangue di Desi, scagionando Nick dai sospetti e incastrando Desi come rapitore dopo aver raccontato a Boney un falso resoconto del loro litigio.

Quando Boney fa notare le incongruenze del racconto di Amy, lei replica dandole dell'incompetente. Amy dice a Nick la verità e ammette l'omicidio di Desi, affermando che l'uomo che la supplica di tornare è l'uomo che lei vuole. Nick condivide la notizia con Boney, Bolt e Margot, ma non ci sono prove della sua colpevolezza.

Nick intende lasciare Amy, ma lei gli rivela di essere incinta, essendosi inseminata con lo sperma di Nick conservato in una clinica della fertilità. Nick reagisce violentemente all'insistenza di Amy affinché rimangano sposati, ma si sente responsabile del bambino e decide di rimanere sposato, nonostante le remore di Margot. La coppia annuncia in televisione di aspettare un bambino.