La pasión de una mujer por el estudio de las mariposas y las polillas pone a prueba la relación con su amante. Día tras día, Cynthia (Sidse Babett Knudsen) y Evelyn (Chiara D'Anna) interpretan un provocativo ritual que que consiste en castigar a Evelyn con una sesión de placer y sadomasoquismo fetichista. Cuando una de las dos desea una relación más convencional, entonces la obsesión erótica de la otra se convierte en una adicción incontrolable.

En la década de los setenta, el Berberian Sound Studio fue el estudio de postproducción de sonido más barato y sórdido de toda Italia, por el que solamente las películas más perturbadoras han procesado y editado sus mezclas de sonido en este lugar. Gilderoy, un tímido ingeniero de sonido residente en el Reino Unido, viaja a Italia para encargarse de mezclar el último giallo de Santini, el gran maestro del género; Gilderooy pronto se verá atrapado en un mundo prohibido poblado por actores maniáticos donde los caprichos artísticos y la burocracia más absurda marcan el día a día.