Gone Girl adalah tentang pasangan suami istri Nick Dunne (Ben Affleck) dan Amy Elliott Dunne (Rosamund Pike), yang sedang mengalami masa-masa sulit dalam pernikahan mereka. Pasangan yang sebelumnya tinggal di New York ini, akhirnya harus pindah ke daerah pinggiran Missouri, setelah Nick kehilangan pekerjaannya. Dengan tabungan yang dimiliki oleh Amy, Nick lalu membuka usaha ditempat itu.
Pada hari ulang tahun kelima pernikahan mereka. Sang istri menghilang tanpa kabar berita. Nick lalu menghubungi pihak kepolisan untuk meminta pertolongan mencari istrinya. Kota kecil itu menjadi heboh. Warga di sana dengan sigap turut membantu pencarian itu. Saat pencarian itu dilangsungkan, pihak kepolisian yang menyelidiki kasus itu, menemukan bukti-bukti bahwa Amy telah dibunuh oleh Nick.