生活在小城里的美丽姑娘江月娥(倪妮 饰)刚刚经历过感情失败,却与高大帅气的肖立昆(刘烨 饰)偶然邂逅,二人一见钟情。因为一个突发状况,肖立昆与江月娥闪婚成为夫妻,并生下儿子肖磊。婚后夫妻之间出现了无法弥补的感情裂痕,肖立昆对于娇妻婚后的种种行为疑心重重,而江月娥亦有重大婚前隐情瞒着肖立昆。在确认江月娥出轨后,两人毅然决定离婚,但江月娥不放心儿子继续跟肖立昆在一起,誓死争夺抚养权,肖立昆也毫不让步,决心守住自己的孩子。夫妻为儿子对簿公堂各施手段,江月娥突然在法庭宣称肖磊不是肖立昆的骨肉,要求做DNA亲子鉴定。目睹事件全过程的王晓娟(张逗逗 饰)来找肖立昆,道出肖磊出生的真相。精神重创之下,肖立昆回老家取出祖传的杀猪刀。。在大公司纽斯特德的支持下,生物科学家克里夫·尼科利和女友艾尔莎·卡斯特进行基因重组的实验,并取得初步进展。然而由于资金和公众舆论等原因,纽斯特德高层决定中断对他们现有研究的支持。克里夫和艾尔莎不愿半途而废,于是偷偷展开实验。他们对基因进行优化重组,并混入了艾尔沙的一部分基因,终于孕育出一个相貌奇特的雌性怪物。
秉着科学家的道德和良知,克里夫执意要杀死怪物,而艾尔莎则全力保护,视若己出,并将其命名为卓伦。卓伦以飞快的速度成长,最终变成一位拥有独特美感的女孩。在这一过程中,克里夫和艾尔莎越陷越深……。菲利普·德朗布尔(布雷特·海尔赛 Brett Halsey饰)决定完成父亲的遗志,实现他生前留下的实验。但是菲利普的叔叔弗朗索瓦·德朗布尔(文森特·普莱斯 Vincent Price饰)拒绝提供任何帮助。无奈的菲利普只能雇佣艾伦·海因斯(大卫·弗兰克汉姆 David F rankham饰)来帮助自己,并动用父亲留下的资金。可是实验装备还没齐全资金就耗尽了。当菲利普威胁叔叔弗朗索瓦要卖掉属于父亲的那一半财产时,弗朗索瓦突然一百八十度大转弯,不仅态度有所缓和,还答应借给他资金。几经周折,时空交错机器终于启动,它能够将物体分解传输到另一个地方再重组。然而艾伦却是名为罗纳德的一名工业间谍,他的邪恶阴谋正在一步步向菲利普逼近。
这部也是由二十世纪福克斯公司于1959年推出的《变蝇人回归》是1958年拍摄的恐怖电影《变蝇人》的续集,相较于彩色的《变蝇人》本片被拍摄成了黑白影片。1965年二十世纪福克斯公司再次推出它的姊妹篇《变蝇人的诅咒》。。