Мари Лоран, молодой врач, получает предложение поступить на работу в лабораторию профессора Керна. Кабинет, в котором Керн принимает её, производит весьма мрачное впечатление. Но куда более мрачным оказывается посещение лаборатории: там Мари видит отделенную от туловища человеческую голову. Голова укреплена на квадратной стеклянной доске, от нее к различным баллонам и цилиндрам идут трубки. Голова разительно напоминает Мари недавно умершего профессора Доуэля, известного ученого-хирурга. Это и в самом деле его голова. По словам Керна, ему удалось «воскресить» только голову Доуэля, страдавшего неизлечимым недугом. («Я бы предпочла смерть такому воскресению», — реагирует на это Мари Лоран.) Мари поступает работать в лабораторию Керна. В её обязанности входит следить за состоянием головы, которая «слышит, понимает и может отвечать мимикой лица». Кроме того. Мари ежедневно приносит голове ворох медицинских журналов, и они вместе их «просматривают». Между головой и Мари устанавливается некое подобие общения, и однажды голова профессора Доуэля взглядом просит девушку отвернуть кран на трубке, подведенной к его горлу (Керн строго запретил Мари трогать кран, сказав, что это приведет к немедленной смерти головы). Голове удается объяснить Мари: этого не случится. Девушка колеблется, но в конце концов исполняет просьбу и слышит шипение и слабый надтреснутый голос — голова может говорить! В тайных беседах Мари Лоран и головы профессора выясняются чудовищные подробности оживления.
Керн был ассистентом профессора. Он талантливый хирург. Во время их совместной работы с профессором Доуэлем случился припадок астмы, и, очнувшись, он увидел, что лишился тела. Керну было необходимо сохранить действующим мозг профессора, чтобы продолжать исследования. Доуэль отказывался сотрудничать с ним, хотя Керн и заставлял его самыми грубыми методами (пропуская через голову профессора электрический ток, примешивая к питательным растворам раздражающие вещества). Но когда Керн, проводя опыты на глазах у головы, сделал несколько ошибок, которые могли погубить результаты их усилий, профессор Доуэль не выдержал и согласился продолжать работу.
С помощью Доуэля Керн оживляет ещё две головы, мужскую и женскую (Тома Буш, рабочий, попавший под автомобиль, и Брике, певичка из бара, получившая предназначавшуюся не ей пулю). Операция проходит успешно, но головы Тома и Брике, в отличие от Доуэля, не привыкшие к интеллектуальной деятельности, томятся без тела. У Мари Лоран прибавляется работы. Она не только следит за состоянием всех трех голов, но ещё показывает Тома и Брике фильмы, включает им музыку. Но все напоминает им прежнюю жизнь и только расстраивает их. Настойчивой Брике удается уговорить Керна попробовать пришить ей новое тело. Тем временем Керн узнает о беседах Мари и головы профессора Доуэля. Девушка готова разоблачить его, поведав всему миру его страшную тайну, и Керн запрещает Мари возвращаться домой. Мари пробует протестовать. Керн на её глазах отключает один из кранов, лишая воздуха голову Доуэля. Мари соглашается на его условия, и лаборатория становится её тюрьмой.
