O filme é centrado em dois homens, o médico Lawrence Gordon (Cary Elwes) e o fotógrafo Adam Stanheight (Leigh Whannell). Eles acordam em um banheiro imundo, presos pelos pés numa corrente. No meio do banheiro há um corpo de um homem ensangüentado com uma pistola e um gravador em cada mão. Eles acham uma fita em seus bolsos e colocam no gravador, descobrindo então que estão fazendo parte de um jogo terrível contra o tempo em que o médico deve matar o fotógrafo se quiser ver sua mulher e filha vivas. Larry descobre que eles foram emboscados por um serial killer chamado Jigsaw (Tobin Bell). Jigsaw rapta pessoas que, segundo ele, não dão valor a vida que receberam e coloca-as em armadilhas mortais como um teste para provar o contrário, sempre fazendo com que elas sacrifiquem-se para se libertarem. (Anteriormente, é mostrado no filme que apenas uma vítima havia saído ilesa em todos os jogos já realizados. Amanda Young, que sobreviveu à Reverse Bear Trap, uma das armadilhas mais famosas de Jigsaw). Em uma privada, Adam acha uma bolsa com 2 serrotes. Eles tentam cortar as correntes, mas logo percebem que a corrente é para que cortem seus próprios pés. Enquanto isso, os detetives Tapp (Danny Glover) e Sing (Ken Leung) procuram por Jigsaw e após acharem seu esconderijo, Sing salva um homem de uma armadilha e vai atrás de Jigsaw, que havia ferido Tapp gravemente e saiu correndo. Porém ele é morto em outra armadilha feita por Jigsaw onde o mesmo colocou uma linha num corredor ligada aos gatilhos de 5 espingardas. Tapp fica mais obsessivo pela busca achando que Larry é o assassino. No banheiro, Larry acha uma caixa que contém um cigarro, um isqueiro, uma bala, um celular para receber chamadas e uma mensagem dizendo que poderia matar Adam caso encostasse o cigarro no sangue envenenado do homem morto. Larry então resolve combinar uma encenação com Adam, apagando a luz do banheiro e a ascendendo após certo tempo. Ele então dá o cigarro e o isqueiro para Adam, que ao fumar, finge morrer, porém um choque elétrico faz com que ele se mova e acabe com a farsa. Larry recebe uma ligação de sua esposa que é feita de refém junto com sua filha em sua própria casa. Ela diz que não é para confiar em Adam, pois ele sabe demais. Larry fala o que sua mulher disse e Adam revela que foi contratado para tirar fotos suas para o obsessivo detetive Tapp, já que ele achava que o médico era Jigsaw. Eles lembram então que foram capturados por um estranho usando uma máscara de porco. Larry tinha dado sua carteira para Adam para ver uma foto de sua esposa e filha, mas Adam acha uma foto de sua esposa e filha como reféns. Ele mostra a foto e deixa Larry em choque. Adam também mostra as fotos que tinham na bolsa em que continham os serrotes e uma das fotos tinha a imagem de um homem na janela da casa de Larry. O médico reconhece-o como Zep, um dos enfermeiros do hospital em que Larry trabalha. Após outra ligação, Larry escuta tiros disparados que são vindos de Zep e Tapp, bem na hora em que Zep iria matar a mulher e filha de Larry. O médico não entende o que aconteceu e pensa que Zep tinha matado sua família. Ele se desespera, começa a chorar e leva um choque. Larry então pega o serrote e corta seu próprio pé, mesmo com os gritos de Adam pedindo para que não o fizesse. Enquanto isso, Tapp persegue Zep que estava ferido e quando o alcança há um confronto. Com sorte, Zep dá um tiro em Tapp e o deixa para morrer. Larry, após cortar seu próprio pé, pega a bala que encontrou na caixa e coloca na pistola do homem morto no meio do banheiro e atira em Adam. Logo depois, Zep chega ao banheiro e encontra Larry segurando a arma e o corpo de Adam sangrando. Ele verifica se Adam está morto, enquanto Larry, desnorteado, tenta atirar no enfermeiro com a pistola vazia. Larry diz que fez o combinado e que queria ver sua família, mas Zep diz que era tarde demais e prepara-se para atirar no médico quando é derrubado por Adam. Ele e o mata espancando brutalmente sua cabeça com a tampa da descarga. Ambos se acalmam e Larry promete trazer ajuda para Adam. Ele sai arrastando-se, mesmo com Adam pedindo para ele ficar. Logo depois, Adam procura por uma chave nos bolsos de Zep, até que encontra um gravador, como o que tinham encontrado no começo. A gravação rola e logo ele descobre que Zep era só mais um jogador, enquanto o homem no meio do banheiro se levantava do chão. Adam entende que aquele homem, que aparentava estar morto, era ninguém menos que Jigsaw e os estava observando todo o jogo desde o início. Ele disse que a chave que libertaria Adam estava na banheira, mas o mesmo se lembra que a banheira estava cheia quando acordou e que, ao secar, a água levou a chave junto. Furioso, ele tenta atirar em Jigsaw com a arma de Zep, porém Jigsaw dá um choque nele, fazendo-o jogar a arma para longe enquanto Jigsaw sai do banheiro e fecha a porta, deixando o fotografo para morrer.