Alex Wright, uno studente di cinema, è affascinato ed al contempo scettico sulle inquietanti vicende narrate nel film 'Grave Encounters'. Sospettoso che quelle scene di terrore siano frutto di abili trucchi cinematografici, decide di indagare insieme ad un gruppo di amici altrettanto curiosi. La loro indagine li conduce verso l'ospedale psichiatrico canadese che ha fatto da sfondo al primo film, un luogo che emana un'aura di mistero e paura.
Stimolati da una misteriosa email ricevuta da una "fonte" anonima, Alex e il suo gruppo si addentrano nei meandri dell'ospedale, armati di videocamere e di un coraggio che presto verrà messo a dura prova. L'atmosfera si fa subito opprimente, e i corridoi sembrano non finire mai, nascondendo segreti oscuri tra le loro ombre. L'ospedale si trasforma in un labirinto da cui sembra impossibile uscire, e la presenza di entità del passato diventa sempre più palpabile.
Man mano che l'indagine procede, la distinzione tra realtà e finzione si annebbia, e quello che sembrava un semplice documentario si trasforma in una lotta disperata per la sopravvivenza. Gli incubi del precedente film sembrano diventare realtà, portando il gruppo a confrontarsi con la verità più agghiacciante: gli eventi di 'Grave Encounters' potrebbero non essere stati solo un'ingegnosa messinscena.
'ESP² - Fenomeni paranormali' è un viaggio ai confini dell'orrore, dove le convinzioni di Alex e dei suoi amici vengono messe alla prova. Si troveranno a combattere contro un male indicibile per non finire inghiottiti dalla stessa narrazione terrificante che ha segnato il destino della troupe originale. Riusciranno a sfuggire a questo sequel della realtà, o diventeranno le nuove vittime di questa perturbante avventura? Il confine tra ciò che è reale e ciò che è finzione sta per essere attraversato, e il vero volto di 'Grave Encounters' è pronto a rivelarsi.