Baseado em uma história verídica, Fatal Frame relata a investigação de Miku por seu irmão Mafuyu, que está desaparecido há duas semanas. Sua última pista a leva à mansão abandonada de Himuro, um lugar que os moradores locais temem. Dotado de um sexto sentido sobrenatural, você guiará Miku enquanto ela explora as áreas da mansão onde Mafuyu foi visto pela última vez investigando o desaparecimento de três outras pessoas. Armado apenas com uma câmera, você deve descobrir a conexão entre desaparecimentos misteriosos, espíritos inquietos e sacrifícios rituais.