Rosemary zmarła na zapalenie płuc. Sześć lat później jej siostra bliźniaczka Sage wciąż bardzo za nią tęskni. Ich matka zginęła w wypadku, więc Sage została sama z ojcem. Ojcem, który skrywa przed nią tajemnicę.
Sage przez przypadek dowiaduje się, że jej siostra Rosemary jednak żyje i przebywa w Instytucie Willowbrook na Staten Island. To specjalistyczna placówka dla osób z niepełnosprawnościami intelektualnymi. Podsłuchując rozmowę telefoniczną ojca, Sage domyśla się, że Rosemary kilka dni wcześniej zaginęła. Postanawia ją odnaleźć.
Gdy Sage pojawia się w ośrodku, personel jest przekonany, że to Rosemary, której już wcześniej zdarzało się uciekać. Dziewczyna zostaje wbrew swojej woli zamknięta w instytucji, która okazuje się piekłem na ziemi. Stara się zachować zimną krew i wymyślić sposób, by wydostać się z koszmaru, a także odkryć, co się stało z jej siostrą.?Zaginione z Willowbrook ukazuje koszmar pacjentów ośrodka. To miejsce ze skorumpowaną administracją, lekarzami przeprowadzającymi eksperymenty medyczne i byłymi przestępcami odpowiedzialnymi za codzienne życie mieszkańców.