미 북부 캐롤라이나의 자연 속에서 문명과 단절된 채 생활하던 넬은 어머니가 죽자 혼자 남아 자신만의 독특한 언어를 사용하며 살고 있다. 어느날 작은 마을의 의사인 제롬 러벨은 통나무집에서 넬을 잘 부탁한다는 메모와 함께 그녀를 발견한다. 책임감을 느낀 제롬은 정신과 의사 폴라에게 도움을 청하지만 그녀는 넬을 단지 좋은 연구대상으로만 여길 뿐이다. 청문회를 통해 3개월의 유예기간을 얻어낸 제롬과 폴라는 넬을 자세히 관찰하기 위해 주거지를 통나무집 근처로 옮긴다. 이들 사이에 신뢰가 생길 무렵, 숲속의 야생처녀에 대한 얘기가 온 마을에 퍼지고 넬은 언론의 표적이 된다. 폴라와 제롬은 넬을 정신병원으로 피신시키지만 그녀는 극심한 거부반응을 일으키고 외로움과 두려움으로 인해 심한 자폐증세를 보이는데....