Am Loch Ness, Schottland, wird der Wissenschaftler Dr. Abernathy getötet, indem er von einigen Felsen abrutscht, nachdem er etwas im Loch gesehen und ein einziges Foto davon gemacht hat. Monate später wird der amerikanische Zoologe und Studienanfänger Dr. John Dempsey gebeten, Abernathy zu ersetzen und den Mythos des Ungeheuers von Loch Ness zu zerstreuen. Dempsey weigert sich, dies zu tun, da er seine Karriere ruiniert hat, indem er versucht, die Existenz des Sasquatch zu beweisen. Er willigt ein, das Geld zu fordern, das es ihm ermöglichen würde, seiner Ex-Frau Unterhalt zu zahlen und eine neu entdeckte Wespenart nach ihr zu benennen.
In Schottland angekommen, trifft Dempsey auf Dr. Abernathys Assistenten Adrian Foote, der fanatisch an das Monster glaubt. Dempsey mietet ein Zimmer in einem örtlichen Gasthaus, das von Laura McFetridge und ihrer kleinen Tochter Isabel betrieben wird, die ihm nahe kommt. Er trifft bald die anderen Einheimischen, den Fischer Andy McLean, der Dempsey aggressiv als Rivalen um Lauras Zuneigung sieht; der exzentrische Gordon Shoals, der behauptet, das Monster sei sein Eigentum; und der Water Bailiff, der die Legende sehr beschützt und versucht, Dempseys Bemühungen wiederholt zu sabotieren.
Mit modernster Technologie scannt Dempsey den gesamten See und kann keine Spur des Monsters finden. Als er das Ende des Mythos erklärt, beschimpft Adrian ihn wütend, aber Dempsey gibt zu, dass er den Dinosaurier finden will, um seine Karriere wieder aufzubauen, zynisch, weil er den Sasquatch nicht gefunden hat. Dempsey erhält später Dr. Abernathys Kamera und entdeckt das Foto, das er in der Nacht seines Todes aufgenommen hat – und enthüllt, dass es die Flosse eines Dinosauriers zeigt. Er und Adrian wagen sich auf die Suche nach dem Loch. Nachdem es ein 12 Meter langes Objekt verfolgt hat, kollidiert es mit dem Boot und versenkt es. Dempsey ertrinkt fast, wird aber von einer unsichtbaren Kreatur und dem Wasser-Bailiff gerettet. Ein begeisterter Dempsey behauptet, das Monster gesehen zu haben.
Andy greift Dempsey wegen seiner Beziehung zu Laura an, aber sie verteidigt ihn. Isabel gibt ihm eine Karte zur Genesung mit einer Zeichnung von dem, was sie einen „Wasserkelpie“ nennt. Als Dempsey erkennt, dass auch sie das Monster gesehen hat, überredet Dempsey Isabel, ihm zu zeigen, wo es lebt, und er wird ihr ein rotes Fahrrad kaufen, das sie schon immer wollte. Isabel führt ihn zu einer Höhle unter Urquhart Castle, wo sie auf eine Familie von Plesiosaurier- und Elasmosaurier-Hybriden treffen. Isabel kann mit ihnen durch eine Reihe von Pfeifen kommunizieren. In erstaunter Euphorie fotografiert Dempsey die Monster, erschreckt sie und wirft Isabel ins Wasser. Er rettet sie, wird aber vom Wasser-Bailiff konfrontiert.
Dempsey wird von einer wütenden Laura aus dem Gasthaus geworfen und Isabel ist von seinem Verrat zutiefst verletzt. Dempsey und Adrian reisen nach London, um die Existenz der Dinosaurier öffentlich zu enthüllen. Dempsey trifft im Zug den Wasser-Bailiff und fleht ihn an, die Wahrheit nicht preiszugeben. Dempsey argumentiert, dass Exposition und Wissenschaft den Kreaturen helfen würden, aber der Water Bailiff weist darauf hin, dass Isabel und ihr Glaube, nicht die Wissenschaft, ihn zu den Dinosauriern geführt haben.
Auf einer Konferenz im Natural History Museum kann Dempsey die Präsentation nicht durchziehen und ersetzt seine Fotografien durch Isabels Kelpie-Zeichnung. Auf dem Weg nach draußen informiert Dempsey Adrian, dass er seine Fotos fabrizierte, bevor er nach Schottland kam, aber Adrian, der die Wahrheit kennt, versteht. Der Water Bailiff kehrt nach Loch Ness zurück und stellt fest, dass Dempsey seine Fotos während ihres Gesprächs im Zug in seine Tasche gesteckt hat. Dempsey kehrt zum Gasthaus zurück, trifft sich wieder mit Laura und Isabel und bringt das neue Fahrrad mit. Die Plesiosaurier schwimmen in Begleitung eines Säuglings durch den See.