《红衣小女孩2》整日奔波处置许多个案的社工师李淑芬（杨丞琳饰），某天接获通报到一桩虐童案件，正盘查女童母亲林美华（高慧君饰）时，突然接到女儿雅婷下午消失于校园的消息，心急如焚的淑芬查看学校监视器后，竟发现雅婷跟着一名穿着红衣、身影诡异的小女孩离去，这个小女孩是谁？她们要去哪里？循着线索，淑芬随着救难队在山区的废弃医院发现疑似雅婷的踪影，但找回的却是失踪已久的广播主持人沈怡君（许玮宁饰）。无计可施的淑芬只好先将精神不稳定的怡君带回家，希望能从中问到女儿的下落，没想到带回家的可能不只是怡君…。