Фильм начинается с отчаяния Роуз ДеСильвы, которая пытается остановить свою приёмную дочь Шэрон. Девочка страдает от таинственных ночных приступов, во время которых называет имя города Сайлент Хилл и блуждает в бессознательном состоянии. Врачи не находят причин, а Шэрон не помнит своих припадков. Роуз решает, что единственный путь к ответам — отвезти дочь туда, куда её подсознание зовёт снова и снова.
Несмотря на возражения мужа Кристофера, который подозревает, что за городом стоит опасная история, Роуз тайком сажает Шэрон в машину и едет в Сайлент Хилл. По дороге их начинает преследовать полиция — офицер Сибилл Беннет, решившая, что Роуз похитила ребёнка. На мосту к Сайлент Хиллу Роуз замечает на дороге девочку, похожую на Шэрон. Пытаясь избежать столкновения, она теряет управление и вылетает с дороги.
Когда Роуз приходит в себя, Шэрон исчезла. Город окутан густым пепельным туманом. Роуз отправляется на поиски дочери и попадает в заброшенные улицы, где снегоподобный пепел падает с серого неба. Сайлент Хилл выглядит как место, брошенное на десятилетия. Но вскоре Роуз слышит сирену — и мир вокруг начинает «плавиться». Стены темнеют, обшивка сгнивает, полы превращаются в проржавевшие металлические решётки. Город переходит в свою тёмную, извращённую версию.
На неё нападают чудовищные существа — безлистые, обугленные, извивающиеся тела. Роуз едва спасается. Сибилл, преследовавшая Роуз, также оказалась в городе и, понимая, что здесь творится нечто сверхъестественное, решает помочь ей.
Тем временем Кристофер, муж Роуз, приходит в Сайлент Хилл по следам жены, но обнаруживает совсем другой город — пустой, но не искажённый. Он не видит того, что видит Роуз. Оказывается, Сайлент Хилл существует в двух измерениях: в обычном мире это давно сгоревший и закрытый город, а Роуз со Шэрон провалилась в параллельную реальность, возникшую после катастрофы.
Продолжая поиски, Роуз встречает людей, которые выжили в «пепельном» мире — религиозную секту во главе с фанатичной Кристабеллой. Они поклоняются Богу и считают, что Сайлент Хилл был проклят из-за «греха» одной девочки — Алессы Гиллеспи. По версии культистов, Алесса была «детём тьмы» и своей сущностью вызвала обрушение огня.
Постепенно Роуз узнаёт правду: Алесса — обычная девочка, которая стала жертвой страшной жестокости. Секта решила «очистить» город через ритуальное сжигание «грешников» и попыталась сжечь Алессу за «непорочность вне брака». В реальности же девочку просто сдали религиозным фанатикам её собственная мать, пытаясь скрыть позор.
Ритуал пошёл не по плану. Огонь охватил весь город, превратив его в ад на земле. Алесса чудом выжила, но получила чудовищные ожоги. Её наполнил всепоглощающий гнев. В момент боли и ненависти она «разделилась»: одна часть Алессы — страдающая, обгоревшая — лежала под аппаратами в больнице, другая, тёмная, появилась как воплощение мести. А третья — чистая и невинная часть души — была воплощена в младенце, которого затем усыновили Роуз и Кристофер. Этот ребёнок и есть Шэрон.
Роуз понимает, что Шэрон — ключ к тайне. Она сталкивается с Тёмной Алессой, которая показывает ей истинную историю. Роуз соглашается помочь Алессе отомстить культистам в обмен на спасение дочери.
В финале Роуз, получив от Тёмной Алессы силу, проникает в церковь, где секта собирается сжечь Сибилл и Шэрон. «Тёмная» Алесса сливается с Роуз и разрушает убежище фанатиков. Кристабелла и её последователи погибают в кровавой, жестокой расправе.
Шэрон и Роуз воссоединяются, но мир не отпускает их. Они возвращаются домой — но оказываются в параллельной реальности, где дом выглядит так же, но Кристофер не может их увидеть или услышать. Семья навсегда разделена.
Фильм заканчивается на ноте мрачной безысходности: Роуз и Шэрон живут в туманной реальности Сайлент Хилла, не имея пути назад.