Dans un avenir proche, une créatrice de génie, Allegra Geller, a inventé une nouvelle génération de jeu qui se connecte directement au système nerveux : eXistenZ. Lors de la séance de présentation du jeu, un fanatique cherche à la tuer. Un jeune stagiaire en marketing, Ted Pikul, sauve la vie d'Allegra. Une poursuite effrenée s'engage autant dans la réalité que dans l'univers trouble et mystérieux du jeu.

Brillant mais solitaire, le jeune biologiste Seth Brundle fait la connaissance de la journaliste Veronica Quaife, qui devient la confidente de ses recherches sur un procédé de téléportation révolutionnaire. Persuadé que son invention est enfin au point, il décide de l'expérimenter sur lui-même, sans remarquer qu'une mouche s'est glissée dans la cabine avec lui.