Em 1974, Jeffrey Dahmer é um caloiro do ensino médio que vive em Bath, Ohio, com seus pais, Lionel e Joyce, e seu irmão mais novo, Dave. Jeffrey desenvolve uma obsessão por um corredor masculino que ele vê todos os dias de seu ônibus escolar. Por hobby, Jeffrey coleciona animais mortos que ele dissolve até os ossos usando produtos químicos fornecidos pelo seu pai, que é químico. Este hobby é iniciado por seu interesse obsessivo em como os animais são “encaixados”.
Em 1978, Lionel destrói a coleção de ossos de Jeffrey e ordena que ele faça amigos na escola. Durante a escola, Jeffrey imita o discurso e os gestos do decorador de interiores de sua mãe (que tem paralisia cerebral), limpa sua mochila e faz barulhos estrondosos, chamando a atenção do aspirante a artista John “Derf” Backderf e seus amigos. Jeffrey inspira Derf a desenhá-lo em várias situações; desenhos que mais tarde seriam incorporados ao romance gráfico de Derf My Friend Dahmer. Derf e seus amigos formam o “Dahmer Fan Club”, usando Jeffrey para uma variedade de brincadeiras, tais como colocá-lo de surpresa em todas as fotos do anuário do clube, e enganar o caminho para uma reunião com o então vice-presidente Walter Mondale durante uma visita de estudo a Washington, D.C.
Mean enquanto isso, Joyce começa a recair em doenças mentais crônicas, levando a brigas cada vez mais amargas entre ela e Lionel. Para lidar com isso, Jeffrey vira-se para beber muito, e começa ele mesmo a matar animais.
O corredor com quem Jeffrey está obcecado acaba sendo o Dr. Matthews, o médico de um dos amigos de Derf. Jeffrey finge uma constipação para que possa marcar uma consulta com ele, e pode examinar Jeffrey nu. O Dr. Matthews fica desconfortável durante o exame de hérnia quando percebe que Jeffrey tem uma ereção. Quando Jeffrey volta para casa, ele se retira para seu quarto e se masturba para o incidente. Na noite seguinte, Jeffrey fantasia sobre estar com o cadáver do Dr. Matthews. Ele começa a perseguir o Dr. Matthews com um taco de baseball, mas nunca o ataca.
O pai de Jeffrey se muda enquanto Jeffrey está fora na viagem de campo. Após a viagem, Jeffrey faz algumas tentativas para se manter ligado aos seus amigos, como trazer um acompanhante para o baile de finalistas, mas acaba por se afastar deles. Na formatura, Lionel entrega a Jeffrey as chaves do Volkswagen Beetle da família, que ele usaria mais tarde para cometer seu primeiro assassinato. Sem o Lionel saber, Joyce deixa Ohio para morar com parentes no Wisconsin, levando Dave com ela e deixando Jeffrey completamente sozinho.
Naquela noite, Derf vê Jeffrey caminhando sozinho para casa, com sangue nas unhas. Derf oferece uma carona para Jeffrey, encontrando-o vivendo sozinho, sem planos para o futuro. Derf diz-lhe que vai para a faculdade no dia seguinte e oferece-lhe os seus desenhos de Jeffrey, que ele declina. Ele convida ameaçadoramente Derf para uma cerveja, mas Derf recusa. Enquanto Derf volta para seu carro, Jeffrey pega um taco de beisebol e está prestes a golpeá-lo com ele, embora mais tarde ele o abaixe. Quando Derf entra no carro e dirige para casa, ele nota o taco. Jeffrey nunca mais tem contato com seus amigos do colegial. Na manhã seguinte, Jeffrey dá uma volta e pega carona no Steven Hicks de um show. Os créditos finais notam que Hicks nunca mais foi visto e que Jeffrey Dahmer admitiu ter matado 17 homens quando finalmente foi preso.