A la mañana siguiente empiezan a suceder cosas extrañas: Carolyn se levanta con moratones en brazos y piernas y descubre el cuerpo sin vida del perro. Al cabo de los próximos días, los fenómenos empiezan a manifestarse con más fuerza, como ejemplo: todos los relojes se paran a las 03:07 h. y empieza a escuchar ruidos extraños (como palmadas y risas) procedentes del sótano, en el cual se queda encerrada sin posibilidad de salir, puesto que nadie la oye gritar y su marido se había marchado a Florida. Justo en ese momento, Andrea (Shanley Caswell) ve como su hermana Cindy (Mackenzie Foy) parece tener una especie de sonambulismo hasta que se percata horrorizada de que encima del armario hay un espíritu que la agrede. Tras los sucesos sufridos, Carolyn consigue contactarse con Ed y Lorraine Warren (Patrick Wilson y Vera Farmiga), dos parapsicólogos a los que les pide ayuda con la "fuerza" que amenaza su vida y la de su familia. Tras aceptar encantados, inician una investigación para recabar pruebas de que la casa pueda estar poseída en caso de que fuera necesario un exorcismo, previa autorización de la iglesia. Mientras investigan sobre el pasado de la propiedad, la pareja descubre que tiempo atrás, la casa perteneció a Bathsheba (Joseph Bishara), una mujer acusada por brujería durante el siglo XVIII y que ofreció al diablo su hijo como sacrificio antes de ahorcarse tras maldecir a todo aquel que entrase en su propiedad, la cual tenía una extensión de 200 acres hasta que el terreno fue dividido en pequeñas parcelas, en las que también se produjeron sucesos como asesinatos y suicidios. Una vez regresan a la granja para continuar con las pruebas, Cindy vuelve a caminar dormida y descubre un acceso secreto tras el armario de la habitación de Andrea al cual accede Lorraine, quien acaba cayendo por un hueco al sótano donde se encuentra de frente con el espíritu de una mujer que parece ser Bathsheba. Por otro lado, Nancy (Hayley McFarland) es atacada por una fuerza invisible que la tira y arrastra con violencia del cabello. Finalmente los Perron deciden marcharse a un motel mientras los Warren acaban con la investigación y les lleva las pruebas a los miembros de la iglesia con la esperanza de que den el visto bueno para realizar un exorcismo, sin embargo los párrocos les comentan que antes de hacer nada, deben recibir ordenes del Vaticano.
No obstante, los problemas siguen, esta vez con los parapsicólogos, puesto que el espíritu de Bathsheba pretende atacar a la hija de estos (Sterling Jerins) a través de Annabelle (una muñeca que fue vista al principio de la película) hasta que Ed consigue salvarla antes de que reciba algún daño. Mientras, Carolyn, tras ser poseída poco antes de abandonar la casa, se lleva a dos de sus hijas: Christine y April (Joey King y Kyla Deaver) de nuevo a casa con la intención de hacer una ofrenda de sacrificio, por lo que tanto los Warren como el resto de la familia Perron regresan a casa antes de que Carolyn (fuera de sí) consiga matar a Christine, aunque consigue escapar del cerco para intentarlo con April, por lo que Ed decide realizar el exorcismo por su cuenta a pesar de no estar autorizado, por su parte, Lorraine también ayuda en el proceso tras pedirle a la mujer que recuerde "un momento especial en su vida" para debilitar la presencia del espíritu permitiendo que Ed consiga llevar a cabo el ritual de manera satisfactoria salvando así a Carolyn y a sus hijas. Tras volver a su casa después del jaleo, Lorraine le comenta a Ed que el cura acaba de recibir un mensaje del Vaticano en la que aprueban el uso del tan ansiado exorcismo a lo que Ed responde con: "a buenas horas...". Sin embargo el mensaje no termina ahí, ya que tienen que ocuparse de otro caso en Long Island.
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