La historia se centra en la familia Warren, conocidos investigadores de lo paranormal, que han capturado a una fuerza demoníaca dentro de una muñeca poseída. Cuando Ed y Lorraine Warren llevan a la muñeca a su hogar, deciden ponerla bajo un cristal en su sala de trofeos, donde pueden mantenerla alejada de cualquier persona que pueda liberar su malicia. Sin embargo, su hija Judy, una adolescente que ya ha vivido experiencias aterradoras, queda al cuidado de la niñera Mary Ellen una noche mientras sus padres están fuera.

En una tranquila región de América del Sur, un equipo de científicos realiza un experimento que sale completamente de control cuando un antiguo parásito es liberado en un río. Lo que parecía ser una inofensiva población de peces se convierte en un grupo de pirañas gigantes que no solo han crecido en tamaño, sino que han desarrollado un insaciable apetito por la carne humana. Con su voracidad amenazando a la población local, la situación se torna desastrosa cuando comienzan a atacar a quienes se cruzan en su camino.