Nachdem er mitverantwortlich ist für die Pleite einer Bank, kommt Jeffrey (Nikolaj Coster-Waldau) eines Tages heim, erschießt seine Ehefrau, nimmt die beiden Kinder Victoria (Megan Charpentier) und Lilly (Isabelle Nélisse) und fährt mit ihnen in die tief verschneiten Berge. Es kommt auf den glatten Straßen zu einem Unfall, den alle drei überleben. So gehen sie in den Wald hinein, bis sie auf eine Hütte stoßen, in der Jeffrey sich auszukennen scheint. Er zündet ein Feuer im Kamin an und bricht dann weinend zusammen. Schließlich beschließt er, sich und die Kinder zu töten. Victoria hat derweil im Garten eine „Frau, die den Boden nicht berührt“ gesehen. Als ihr Vater sie mit einen Kopfschuß töten will, wird er von einem Wesen angefallen, das ihn tötet. Victoria sieht sie Szene zwar, kann aber nichts erkennen, da beim Unfall ihre Brille beschädigt wurde und sie stark kurzsichtig ist.

Nachts sitzen die beiden Kinder allein in der Dunkelheit vor dem langsam verglimmenden Feuer. Da kommt aus der Dunkelheit eine reife Kirsche auf sie zugerollt. Im Düstern verbirgt sich eine Wesenheit, die Lilly sofort „Mama“ nennt.

Fünf Jahre sind vergangen, seit sein Zwillingsbruder und dessen Kinder verschwunden sind, was Lucas (Nikolaj Coster-Waldau) immer noch zu schaffen macht. Er hat die Suche nach ihnen nie aufgegeben und bezahlt befreundete Jäger, jede Spur zu verfolgen, die sich ihnen bietet. So stoßen diese eines Tages auf die Hütte im Wald. Die Kinder werden befreit und in die Stadt gebracht. Dort nimmt sie der Psychiater und Kinderpsychologe Dr. Dreyfuss (Daniel Kash) unter seine Fittiche. Er befragt vor allem Victoria und kann einiges darüber in Erfahrung bringen, wie die Kinder all die Zeit in der Hütte und im Wald überlebt haben. Dabei erzählen sie auch immer wieder von „Mama“, die sich um sie gesorgt und gekümmert habe.

Es entbrennt ein Sorgerechtsstreit zwischen Lucas und der Tante der Kinder. Diese Jean Podolski (Jane Moffat), die der Meinung ist, sie sei weitaus besser geeignet, die Kinder zu sich zu nehmen und zu betreuen, da sie eine bürgerliche Existenz führt, während Lucas als Zeichner eher von der Hand in den Mund lebt und zudem seine Freundin Annabel (Jessica Chastain) ihr Geld als Rockmusikerin verdient. Dr. Dreyfuss schlägt den beiden folgendes vor: Da er weiterhin Zugang zu den Kindern haben wolle, da er fasziniert ist von ihrer Geschichte, vor allem aber von den sehr detailreichen Bildern, die sie zeichnen und auf denen immer wieder „Mama“ vorkommt, mit der sie auch im Spielzimmer der Klinik, wo sie vorübergehend untergebracht wurden, reden und interagieren, werde er das Sorgerecht für Lucas und Annabel befürworten, wenn diese sich bereit erklärten, in ein der Klinik gehörendes Haus zu ziehen, wo der Doktor die Kinder immer wieder besuchen und auch beobachten könne. Nach einigem Überlegen erklären Lucas und Annabel sich dazu bereit.

Annabel, die gerade erst erleichtert festgestellt hatte, nicht schwanger zu sein, wollte nie Kinder und steht der ganzen Angelegenheit eher skeptisch gegenüber. Zumal da sie sieht, daß vor allem Lilly nachhaltig gestört zu sein scheint und es eine wirkliche Aufgabe ist, den Kindern gerecht zu werden. Lucas besteht aber darauf, da ihm alles an den Kindern liege und er sich seinem toten Bruder gegenüber verantwortlich fühle. So ist Annabel schließlich bereit, sich auf das Experiment einzulassen, was abwehrende und erstaunte Reaktionen bei den Mitgliedern ihrer Band, in der sie den Bass spielt, hervorruft.

So beginnt das gemeinsame Leben mit dem Einzug der Kinder ins Haus. Hier kommt es bald schon zu ersten seltsamen und Annabel verstörenden Vorkommnissen. Sie bittet Lucas, der Sache auf den Grund zu gehen. Der wird nach einer Begebenheit, bei der Annabel während einer intimen Situation eine Gestalt im Türrahmen gesehen zu haben meint, fündig: Ein Geflecht aus Rissen tut sich in einer der Wände des Hauses auf und heraus kommt eine entstellte Hand, die Lucas so stark schubst, daß er die Treppe hinunterfällt und bewußtlos liegen bleibt. Im Krankenhaus stellen die Ärzte ein Koma fest.

Annabel ist nun mit den Mädchen alleine. Victoria fasst ein wenig zutrauen zu ihr und warnt sie eines Tages, vorsichtig zu sein, vor allem, was Lilly angehe, denn „Mama“ sei eifersüchtig. Zudem wird Annabel nun auch von Albträumen geplagt. Sie wendet sich an Dr. Dreyfuss. Der besucht die Kinder, führt auch seine Hypnosesitzungen mit Victoria, die er per Video aufzeichnet, fort und ist sich immer sicherer, daß „Mama“ wohl eine Zweitpersönlichkeit von Victoria sei, die diese sich in den Jahren zugelegt habe, als sie für Lilly eine Mutterrolle übernehmen und diese womöglich auch beschützen und versorgen musste.

Victoria hingegen behauptet, daß Mama aus einem Krankenhaus für „traurige Menschen“ entwichen sei und man ihr ihr Kind weggenommen habe. Sie wisse das, weil „Mama“ es ihr gezeigt habe. Dr. Dreyfuss unternimmt alle möglichen Anstrengungen, hinter das Geheimnis dieser Geschichte zu kommen und wird schließlich mit Hilfe einer älteren Archivarin fündig. Allerdings bezieht sich die Geschichte, die er ermittelt, auf den Fall einer Edith Brennan, die am Ende des 19. Jahrhunderts aus einer Nervenheilanstalt entflohen sei, die damals in der Nähe der Waldhütte gelegen habe. Im Archiv findet Dr. Dreyfuss schließlich die Unterlagen zu dem Fall, vor allem aber eine Schachtel mit den sterblichen Überresten eines Säuglings.

Annabel ihrerseits wird von einem Albtraum heimgesucht, in dem sie miterlebt, wie einer jungen Frau von einigen Nonnen ihr Kind entrissen wird, woraufhin sie die Mutter Oberin ersticht, das Kind an sich nimmt und flieht. Auf einer Klippe über einem See endet ihre Flucht und ihre Häscher umstellen sie. Da springt die Frau mit dem Kind im Arm in die Tiefe, prallt allerdings auf einen aus dem Felsen wachsenden Baum, der ihr das Kind entreißt. Die Frau aber stürzt in den See.

Annabel überlegt sich, daß „Mama“ wohl eine Geisterscheinung sei, die seit den damaligen Vorkommnissen ihr Unwesen in und um den See getrieben habe und möglicherweise Victoria und Lilly anstatt ihres eigenen Kindes unter ihren Schutz genommen habe.

Anderntags steht plötzlich Jean Podolski vor der Tür. Sie hat an einen bestimmten Tag in der Woche das Besuchsrecht für die Kinder. Im Haus, wo sie Annabel eher feindselig begegnet, nimmt sie wahr, daß Lilly eine Menge blaue Flecken hat. Sie unterstellt Annabel, die Kinder zu schlagen, verlässt das Haus und setzt sich sofort mit ihrem Anwalt in Verbindung, um das Sorgerecht für Lucas und Annabel anzufechten.

Lucas erlebt in seinem Koma eine furchteinflößende Szene, in der ihm sein Bruder begegnet, der, offenbar tot, mit einem Finger in den Wald weist und Lucas mitteilt, er solle sich zur Hütte begeben und sich um die Kinder kümmern. Schließlich erwacht Lucas aus seinem Koma. Annabel und die Kinder besuchen ihn.

Dr. Dreyfuss ist seinerseits zur Hütte gefahren in der Hoffnung, dort weitere Beweise für seine Thesen zu finden. Und wirklich stößt er dort auf „Mama“, die sich ihm zuvor ein einziges Mal bei einer seiner Sitzungen mit Victoria gezeigt hatte. Doch die Begegnung verläuft für den Arzt tödlich.

Lucas, der mit Annabel telefoniert hatte und sie daran erinnert, die Tage, an denen Jean Podolski die Kinder sehen darf, nicht zu vergessen, will nun, da er sich deutlich besser fühlt, den „Auftrag“ seines Bruders erfüllen. Dafür entlässt er sich selbst aus der Klinik und fährt umgehend zur Hütte.

Annabel, die sich wegen des Streits mit Mrs. Podolski mit Dr. Dreyfuss beraten will, erfährt, daß der Arzt verschwunden sei. Sie stiehlt dessen Unterlagen aus seinem Büro und nimmt diese mit nachhause. So findet sie den skelettierten Säugling, die Unterlagen zu Edith Brennan und die Bänder mit den Aufzeichnungen der Sitzungen mit Victoria. So stößt sie auf Dr. Dreyfuss´ Rechercheergebnisse und Thesen.

Victoria nähert sich Anabel immer weiter an und erklärt gegenüber Lilly eines Nachts, als „Mama“ offenbar die Fenster des Kinderzimmers öffnet, sie wolle nicht raus, spielen, sondern bleiben. Am folgenden Morgen findet Annabel Lilly schlafend unter einem Baum im Garten. Sie trägt das frierende Kind ins Haus und muß die Kleine regelrecht niederringen, bis diese bereit ist, sich von Annabel wärmen zu lassen. Als Annabel ihr in die Hände pustet, spürt Lilly die Wärme eines lebenden Menschen und ist davon eingenommen. Doch ruft diese Annäherung „Mama“ auf den Plan, die voller Eifersucht Annabel und die Kinder angreift.

Währenddessen trifft Jean Podolski erneut am Haus ein, sie will die Kinder mitnehmen. „Mama“ greift nun auch Jean an und bemächtigt sich ihres Körpers. Dann treibt sie Annabel in die Bewußtlosigkeit und entführt die Kinder.

Als Annabel aufwacht, vermutet sie, daß „Mama“ mit den Kindern wieder in der Waldhütte ist. Sie schnappt sich Dr. Dreyfuss´ Unterlagen, vor allem die Schachtel mit den Überresten des Säuglings und fährt los. Unterwegs trifft sie auf Lucas, der seinerseits den „Anweisungen“ seines Bruders gefolgt war, in der Hütte aber nichts finden konnte.

Annabel klärt Lucas über die Zusammenhänge zu der lange verstorbenen Edith Brennan auf und die beiden schließen, daß „Mama“ mit den Kindern zur Klippe geflüchtet ist.

Dort angekommen, sehen Annabel und Lucas, wie „Mama“ die Kinder schmückt. Sie scheint sie für eine Reise vorzubereiten. Annabel ergreift das Wort und erklärt „Mama“, die sie mit „Edith“ anspricht, daß sie von dem an ihr begangenen Unrecht wisse und ihr Kind mitgebracht habe. „Mama“ nimmt das Skelett an sich und streichelt es liebevoll, wobei ihre ansonsten entstellten Gesichtszüge sich für Momente glätten und sie offenbar ihr ursprüngliches Aussehen annimmt. Als Lucas die Mädchen in die Arme schließt, entfacht dies aber erneut den Zorn des Geistes und „Mama“ greift Lucas an und schickt ihn in die Bewußtlosigkeit. Auch Annabel wird von ihr niedergeschlagen. Dann nimmt sie Lilly auf den Arm und erhebt sich mit ihr in die Lüfte, Victoria hat sie ebenfalls an einer Hand gepackt. Doch Annabel kämpft sich hinter den Dreien her und erwischt den Saum von Victorias Mantel. So zerren die tote und die lebende Frau an dem Kind, bis Victoria schreit und erklärt, sie wolle bleiben. Lilly bittet sie mehrfach inständig, sich ihr und „Mama“ anzuschließen, doch Victoria entscheidet sich für das Leben.

„Mama“ nimmt Lilly zärtlich in die Arme, streicht Victoria ebenso zärtlich über das Gesicht und stürzt dann mit Lilly in die Tiefe. Doch anstatt dort aufzuschlagen, verwandeln beide sich in Millionen von Motten und Schmetterlingen. Einer davon setzt sich auf Victorias Finger. Auf deren Frage nach Lilly kreist er einmal und entschwindet dann in die Nacht…