The Immaculate Room dibintangi oleh Emile Hirsch sebagai Michael "Mikey" Walsh dan Kate Bosworth sebagai Katherine "Kate" Frith, pasangan berusia 30-an yang mengikuti eksperimen ekstrem dari seorang profesor ternama. Mereka ditantang tinggal bersama selama 50 hari di sebuah ruangan steril serba putih bernama "Immaculate Room". Jika berhasil bertahan, keduanya akan membawa pulang hadiah lima juta dolar atau setara sekitar Rp 83 miliar. Namun jika salah satu menyerah dan keluar lebih dulu, peserta yang bertahan hanya akan mendapatkan satu juta dolar atau sekitar Rp 16,6 miliar.

Ruangan itu benar-benar minimalis tanpa distraksi. Hanya ada tempat tidur, kamar mandi, serta dispenser makanan berisi cairan hambar sebagai satu-satunya asupan. Sebuah suara robotik mengatur semuanya, lengkap dengan hitung mundur yang terus berjalan. Di awal, Mikey dan Kate percaya diri bisa melewati tantangan ini. Namun hari demi hari, rasa bosan dan tekanan mental mulai menggerogoti hubungan mereka.

Konflik kecil berubah jadi besar saat Mikey menemukan seekor serangga di kamar. Ia ingin keluar sebentar untuk melepaskannya, tetapi itu berarti diskualifikasi. Perdebatan memanas hingga Kate tanpa sengaja menginjak serangga tersebut, membuat Mikey semakin frustrasi. Dalam upaya melawan kebosanan, Mikey menghabiskan 100 ribu dolar atau sekitar Rp 1,66 miliar dari total hadiah untuk membeli "treat". Tak disangka, yang datang hanya sebuah krayon hijau. Meski Kate kesal, Mikey justru menemukan hiburan dengan menggambar seluruh dinding ruangan sampai krayon itu habis.

Situasi makin tak terduga ketika sebuah pistol tiba-tiba muncul di kamar mandi. Mereka ingin membuangnya, tetapi sistem melarang. Ketegangan semakin meningkat saat pesan video dari orang-orang terdekat diputar. Kakak Mikey mendorongnya merefleksikan trauma masa lalu, sementara pesan dari pria tua di penampungan tunawisma membuat Kate menangis. Ia mengaku pria itu adalah ayahnya yang pecandu alkohol dan menghancurkan masa kecilnya.

Saat kebosanan mencapai titik puncak, "treat" berikutnya menghadirkan Simone, seorang aktris yang masuk ke ruangan tanpa busana. Kehadirannya memicu kecanggungan dan kecemburuan. Malam itu mereka tidur bertiga, dengan Kate di tengah. Tak berhenti di situ, Kate membeli "treat" lain yang ternyata MDMA. Meski ragu, mereka mengonsumsinya bersama. Di bawah pengaruh zat tersebut, Mikey akhirnya meledak secara emosional dan berteriak ingin keluar dari ruangan.