影片讲述了青年教师鮎川茜与安藤孝则、小矶勇吾等人调查女子
高中内发生自杀事件背后真相的故事。
青年教师鮎川茜（石原里美饰）所供职的女子高中内发生自杀事件，死者生前曾在某网站看过一支直播视频并留言。据说这是一个诅咒视频，凡看过他的人最终都将死于非命。鮎川茜起初对谣言完全不予理会，直到她的一个女学生在看了录像之后就自杀去世了之后，鮎川茜和她的男友安藤孝则也不可避免的卷入了这恐怖事件。在调查过程中，茜的学生典子在课堂上玩手机被没收，手机自动播放起显示“404Not Found”的影片网址，典子听到了“不是你”之后被从手机萤幕钻出的贞子推下自家房间死亡。这件事导致茜整个人意志消沈，而负责此案的刑警小矶勇吾（
田山凉成饰）告诉她诅咒影片跟一个叫做柏田清司人物有关。
茜发现了所谓的诅咒影片是真实存在的，并把这件事情告诉了男友孝则。柏田是艺术家，因为某事件被网民围剿后打算自杀，诅咒影片的关键内容就是柏田说的“来，开始吧”，柏田被
山村贞子杀死的画面及“S的复活”。身为超能力者的茜具有大喊就能将物体破坏的能力，所以被贞子选来当成肉身。茜使用了能力将怪物贞子消灭，但随后被常人型态的贞子抓住咽喉，贞子对她说了“就是你，你跟我是一样的”。茜则表示自己跟用超能力杀人的贞子不一样，贞子便召唤出孝则并强迫他拿利刃自杀，不希望孝则死去的茜大叫“你想要的是我吧？”，贞子就附身于茜的身体。孝则听到茜的哭喊，将柏田用来拍摄诅咒影片的智能手机砸烂，成功解除
山村贞子的附身，两人因为自己得救了而放心并紧紧的拥抱在一起。电影结束前的一段画面，诅咒影片正在家用电脑上播放，而柏田正坐在椅子上，对着观众说：“来，再开始一次吧”，语音结束，贞子的手从电脑萤幕窜出。
2012年4月25日，
桥本爱参加
东京巨蛋棒球比赛的
开球仪式，宣传该片。5月6日，制片方派出50多人扮成贞子，在涩谷步行街进行宣传。 5月12日，《贞子》系列的原著作者
铃木光司在新宿某影院登场。当天，制片方宣布《贞子3D》在以
亚洲圈为中心的海外市场上映。
影片再次延续了那个长发遮脸、白衣的女鬼
山村贞子的让人惊的形象，同时，在世界电影史上首开先河，使用了3D立体效果与恐怖片结合。片中3D的效果非常明显，枯树、古井、阴森的树林让人身临其境。虽然导演注重惊吓的场面，但故事却不精致。（
新浪、
不死鸟娱乐评）
《贞子3D》中的贞子放弃了爬出电视机屏幕，而是从电脑屏幕互联网上爬了出来，非常地与时俱进。电影末尾贞子爬出电视的画面令不少观众心有余悸。（
腾讯控股娱乐、凤凰娱乐评）