Après avoir terrorisé un groupe de jeunes gens, la poupée maléfique Annabelle est maintenant en possession du couple Ed et Lorraine Warren, experts en démonologie. Très vite, ces derniers remarquent le pouvoir démoniaque que renferme la poupée, qui cherche rapidement à les attaquer. Plus tard, alors qu'Annabelle est enfermée sous clé dans une vitrine bénie par un prêtre, les Warren s'absentent un week-end et laissent leur fille, Judy, seule avec sa baby sitter, Mary Ellen. Daniela, une amie, s'invite dans la maison et s'introduit dans la pièce interdite avec tous les objets démoniaques provenant des affaires sur lesquelles les Warren ont enquêté. Dans l'espoir de rentrer en contact avec son père décédé récemment, Daniela décide de libérer Annabelle de sa vitrine. Les trois jeunes filles vont alors passer une nuit d'horreur où la poupée Annabelle va prendre possession des divers artefacts démoniaques présents dans la maison.