Basado en una historia real, Fatal Frame relata la investigación de Miku para su hermano Mafuyu, quien ha estado desaparecido durante dos semanas. Su última pista la lleva a la mansión abandonada Himuro, un lugar al que los habitantes locales temen.
Dotada de un sexto sentido sobrenatural, Miku deberá explorar las áreas de la mansión donde Mafuyu fue visto por última vez investigando la desaparición de otras tres personas. Armado solo con una cámara, debes descubrir la conexión entre desapariciones misteriosas, espíritus inquietos y sacrificios rituales.