Martin est un quarantenaire handicapé mental fasciné et obsédé par le film « The Human Centipede ». Il cherche à créer à sa manière le fruit de la création entrepris par le Docteur Heitzer dans le film original. Son objectif est de faire un mille-pattes avec douze personnes, toutes reliées de la tête à l’anus pour ainsi créer le plus long tube digestif au monde.

Une nuit, deux jeunes américaines en voyage à travers l’Europe, tombent en panne en plein milieu d’une forêt. Par chance, elles découvrent une maison dans laquelle vit un ancien chirurgien allemand, le docteur Heiter. Ravies d’y trouver refuge, elles sont alors loin d’imaginer qu’elles vont devenir les cobayes d’une expérience chirurgicale inédite : le médecin entend en effet créer un mille-pattes humain en les reliant entre elles par un seul et même tube digestif.