In 1974 is Jeffrey Dahmer een brugklasser die in Bath, Ohio, woont met zijn ouders, Lionel en Joyce, en zijn jongere broer, Dave. Jeffrey ontwikkelt een obsessie voor een mannelijke jogger die hij elke dag vanuit zijn schoolbus ziet. Als hobby verzamelt Jeffrey dode dieren die hij tot op het bot oplost met chemicaliën van zijn vader, die chemicus is. Deze hobby komt voort uit zijn obsessieve interesse in hoe dieren “in elkaar zitten”.
In 1978 haalt Lionel Jeffrey’s bottenverzameling overhoop en beveelt hem om vrienden te maken op school. Tijdens school imiteert Jeffrey de spraak en gebaren van de binnenhuisarchitect van zijn moeder (die hersenverlamming heeft), ruimt zijn rugzak op en maakt harde geluiden, waardoor hij de aandacht trekt van aspirant-kunstenaar John “Derf” Backderf en zijn vrienden. Jeffrey inspireert Derf om hem in verschillende situaties te tekenen; tekeningen die later verwerkt zouden worden in Derf’s graphic novel My Friend Dahmer. Derf en zijn vrienden vormen de “Dahmer Fan Club”, en gebruiken Jeffrey voor een aantal streken, zoals hem stiekem in elke club jaarboek foto zetten, en hun weg naar een ontmoeting met toenmalig Vice President Walter Mondale tijdens een schoolreisje naar Washington, D.C.
Tussen begint Joyce terug te vallen in een chronische mentale ziekte, wat leidt tot steeds bitterder ruzies tussen haar en Lionel. Om ermee om te gaan, gaat Jeffrey zwaar drinken en begint zelf dieren te doden.
De jogger door wie Jeffrey geobsedeerd is, blijkt Dr. Matthews te zijn, de arts van een van Derfs vrienden. Jeffrey veinst een verkoudheid zodat hij een afspraak met hem kan krijgen, en hij Jeffrey naakt kan onderzoeken. Dr. Matthews wordt ongemakkelijk tijdens het hernia-onderzoek wanneer hij merkt dat Jeffrey een erectie heeft. Wanneer Jeffrey thuiskomt, trekt hij zich terug in zijn kamer en masturbeert hij op het voorval. De volgende nacht fantaseert Jeffrey over het samenzijn met het lijk van Dr. Matthews. Hij begint Dr. Matthews te stalken met een honkbalknuppel, maar gaat er nooit toe over hem aan te vallen.
Jeffrey’s vader gaat uit huis terwijl Jeffrey weg is op het uitstapje. Na het uitstapje doet Jeffrey enkele pogingen om met zijn vrienden verbonden te blijven, zoals een afspraakje meenemen naar het schoolbal, maar uiteindelijk drijft hij van hen weg. Bij zijn afstuderen overhandigt Lionel Jeffrey de sleutels van de Volkswagen Kever waarmee hij later zijn eerste moord pleegt. Zonder dat Lionel het weet, verlaat Joyce Ohio om bij familie in Wisconsin te gaan wonen, waarbij ze Dave meeneemt en Jeffrey helemaal alleen achterlaat.
Die avond ziet Derf Jeffrey alleen naar huis lopen, met bloed aan zijn vingernagels. Derf biedt Jeffrey een lift aan, maar ziet dat hij alleen woont en geen toekomstplannen heeft. Derf vertelt hem dat hij de volgende dag naar de universiteit vertrekt en biedt hem zijn tekeningen van Jeffrey aan, die hij afwijst. Hij nodigt Derf dreigend binnen uit voor een biertje, maar Derf slaat hem af. Terwijl Derf terugloopt naar zijn auto, pakt Jeffrey een honkbalknuppel en staat op het punt hem ermee te slaan, hoewel hij die later weer neerlegt. Als Derf in de auto stapt en naar huis rijdt, merkt hij de knuppel op. Jeffrey heeft nooit meer contact met zijn middelbare schoolvrienden. De volgende ochtend rijdt Jeffrey rond en pikt lifter Steven Hicks op van een concert. De aftiteling vermeldt dat Hicks nooit meer werd teruggezien en dat Jeffrey Dahmer toegaf 17 mannen te hebben vermoord toen hij uiteindelijk werd gearresteerd.