Hysteria is gebaseerd op een waargebeurd verhaal, over de uitvinding van de vibrator tegen de vrouwenziekte ‘hysteria’ in het Victoriaanse Engeland. De jonge dokter Mortimer Granville (Dancy) krijgt, na diverse keren ontslagen te zijn wegens te moderne aanpak, een baan als assistent van dokter Dalrymple (Pryce), die vrouwen dagelijks behandeld voor ‘hysteria’. Deze ziekte leidt bij vrouwen tot depressieve gevoelens, woedeaanvallen of prikkelbaarheid, en wordt tijdelijk verholpen door een zogenoemde ‘bekkenmassage’. In hun zoektocht naar de meest doeltreffende behandeling krijgen ze hulp van een in elektriciteit gespecialiseerde uitvinder (Everett), en besluiten ze te experimenteren met een nieuw elektrisch apparaat. Hun ontwikkelingen worden met een sceptische blik gadegeslagen door Charlotte (Gyllenhaal), de geëmancipeerde en eigenzinnige dochter van Dalrymple.