Side Effects is een psychologische thriller waarin het draait om Dr. Jon Banks (Law), een ambitieuze jonge psychiater die zichzelf wil bewijzen. Als zijn nieuwe, zwaar depressieve patiente Emily (Mara) niet op gangbare medicijnen reageert, besluit hij om als laatste redmiddel een nieuw medicijn genaamd Ablixa voor te schrijven. Dit werkt; Emily wordt langzaam beter. Maar dan wordt de echtgenoot (Tatum) van Emily op brute wijze doodgestoken en de politie vindt Emily met het mes in haar handen. Ze heeft echter geen flauw idee wat er gebeurd is.