金发碧眼的洋娃娃（EmilyBrowning饰）宛如一只时刻会受到惊吓的小鸟，这一天她被送进一家私人会所。该会所由蓝佬（OscarIsaac饰）掌控，他四处网罗妙龄女孩，并让葛斯基夫人（CarlaGugino饰）教授她们舞蹈，旨在取悦那些腰缠万贯的富翁和手眼通天的政要。洋娃娃在此结识了小甜荳（AbbieCornish饰）、火箭女（JenaMalone饰）、布女郎（VanessaHudgens饰）、黑琥珀（JamieChung饰）这4名好友。洋娃娃不愿沦为供人把玩的工具，她与朋友们商量从此逃走。逃亡计划需要4样工具：地图、打火机、刀和钥匙。朋友们负责盗取这些工具，而洋娃娃则用她那迷人且极具魔幻色彩的舞蹈吸引着蓝佬等人的注意力。只是终究也分不清，这是谁人的魔幻世界……
一位名叫巴比多尔的年轻女子因精神失常而被送往一家医院。这是由她的继父发起的，目的是在发现她刚刚去世的母亲把遗嘱全部留给女儿后，试图获得她留下的一切。在此之前，继父谋杀了女孩的母亲并对她们进行了性虐待。他贿赂庇护所勤务兵布卢·琼斯伪造精神病医生维拉·戈尔斯基的签名，以便对巴比多尔进行脑白质切除术。娃娃娃娃记下了她逃脱时需要的四件物品。
娃娃娃娃陷入了一个幻想世界，她新来到了布鲁拥有的一家妓院，布鲁在这个世界上是一个黑帮，她和其他病人都是性奴隶。娃娃娃娃与另外四位病人成为了朋友：安布尔、金发女郎、火箭和火箭的妹妹以及“节目明星”甜豌豆。戈尔斯基博士是女子舞蹈教练。布鲁告诉巴比多尔，她的童贞将被卖给一位被称为“豪赌客”的客户，而这位客户实际上是计划为她进行脑白质切除术的医生。戈尔斯基让巴比多尔表演了一段色情舞蹈，期间巴比多尔幻想自己在封建日本，遇见了智者。智者向巴比多尔展示了武器，并告诉她需要四件物品才能逃脱：地图、火、刀和钥匙；除了指定的物品之外，还有第五件只有她才能找到的未公开物品，这需要“深深的牺牲”并带来“完美的胜利”。她与三个武士巨人战斗，然后发现自己回到了妓院，给布鲁和其他旁观者留下了深刻的印象。
巴比多尔说服四个女孩加入她的逃跑准备，计划用她的舞蹈来分散注意力，同时其他女孩获得必要的工具。在她的舞蹈中，她幻想着反映逃跑努力的冒险。这些冒险包括潜入由第一次世界大战德国士兵保护的掩体以获取地图（甜豌豆从 Blue 的办公室复制了妓院/机构的地图来反映）、袭击兽人- 出没的城堡取回两颗生火水晶（反映在安布尔从市长的口袋里偷了一个打火机），并在火车上与机器人警卫作战以拆除炸弹（反映在甜豌豆从厨师的腰带上偷了一把菜刀）。在最后的幻想中，火箭牺牲了自己以保证甜豌豆从炸弹爆炸中逃脱，与此同时，当火箭试图保护她的妹妹时，厨师刺伤了火箭。
布鲁无意中听到金发女郎向戈尔斯基转述娃娃装的计划。他将甜豌豆锁在壁橱里并与其他女孩对峙。他射杀了安布尔和金发女郎，并试图强奸巴比多尔，但她用菜刀刺伤了他并偷走了他的万能钥匙。娃娃娃娃释放了甜豌豆，并生火，让勤务兵在寻找出口时保持忙碌。一群人挡住了他们的去路。娃娃娃娃推断出她需要的第五件物品实际上是她自己的牺牲，而这实际上是甜豌豆的故事。娃娃装分散了男人们的注意力，让甜豌豆溜走了。
回到精神病院后，外科医生刚刚完成了巴比多尔的脑白质切除术。戈尔斯基指出，在她短暂停留期间，这名女孩刺伤了一名勤务兵，引发了火灾，并帮助另一名女孩逃离了庇护所。外科医生问戈尔斯基为什么她授权手术，戈尔斯基意识到布鲁一直在伪造她的签名，并传唤了警察，警察在布鲁试图强奸巴比多尔时逮捕了他。在被捕时，布鲁还指控继父。Babydoll 露出平静的微笑。
香豌豆试图上公交车时被警察拦住，但公交车司机（智者）误导了警察并让她上车。