Der Maschinist Trevor Reznik (CHRISTIAN BALE) hat seit einem Jahr nicht mehr geschlafen. Seine Schlaflosigkeit hat zu einem schockierenden Verfall seiner körperlichen und geistigen Verfassung geführt, den seine Kollegen mit Argwohn, sowie seine einzigen Bezugspersonen die Prostituierte Stevie (JENNIFER JASON LEIGH) und die Kellnerin Marie (AITANA SÁNCHEZ-GIJÓN) mit Sorge verfolgen. Dann verschuldet Trevor auch noch einen Arbeitsunfall, bei dem ein Mann einen Arm verliert. Seine Schuldgefühle weichen jedoch bald einem wachsenden Misstrauen und schließlich einer ausgewachsenen Paranoia, als er in seiner Wohnung kryptische Notizen findet und von einem mysteriösen neuen Arbeitskollegen verfolgt wird, den es gar nicht geben soll. Sind all die Vorkommnisse Teil einer großen Verschwörung, die Trevor in den Wahnsinn treiben soll? Oder ist es nur seine Müdigkeit, die ihm langsam aber sicher den Verstand raubt? Entschlossen macht sich Trevor daran, die Lösung eines Rätsels zu finden, das sein Leben in einen schlaflosen Alptraum zu verwandeln droht. Doch je mehr er herausfindet, umso weniger will er wissen.