Durante una cena en el Springwood Diner con su mejor amiga Kris Fowles (Katie Cassidy), Dean Russell (Kellan Lutz) cae dormido encima de la mesa y en su sueño encuentra a un hombre desfigurado con horribles quemaduras, vistiendo un sombrero marrón raído y un jersey a rayas verdes y rojas muy sucio. En su mano derecha porta una temible arma: un guantecon cuchillas afiladas en sus dedos. Este hombre misterioso ataca a Dean cortándole el cuello durante su sueño. En la vigilia, Dean muere por un corte en el cuello mientras Kris y la camarera, Nancy (Rooney Mara), observan perplejas.

Durante su funeral, Kris mira una fotografía de Dean siendo niño, sin reparar en que la niña que aparece con él es ella, ya que ni siquiera recuerda haberle conocido antes del instituto. De repente, Kris comienza a soñar con el mismo individuo de los sueños de Dean y pronto hace lo posible por mantenerse despierta, entendiendo que si duerme, aquel extraño hombre podrá acabar con su vida. Jesse Braun (Thomas Dekker), novio de Kris, aparece en casa de esta para hacerle compañía durante sus noches en vela y vigilarla mientras duerme. Durante su sueño, Kris es acosada y atacada por el mismo hombre y finalmente es asesinada. Cubierto de sangre, Jesse acude corriendo a casa de Nancy para explicar lo sucedido y repara en que, Nancy, al igual que él, está soñando con el mismo hombre con el que soñaron Dean y Kris antes de morir, y que responde al nombre de Freddy Krueger. De pronto surgen las preguntas sobre si se trata de un sueño o la realidad, y que si puede un sueño matar. Comprenderán que si duermen caen en el mundo por el cual Freddy campa a sus anchas, los sueños, donde es el dueño absoluto. Para evitarle deberán mantenerse despiertos todo el tiempo, una opción imposible. Sin embargo, la única manera de derrotarle es sumergirse en su mundo de pesadilla, si logran sobrevivir.

Luego, Jesse es apresado por la policía al creer que fue él quien asesinó a Kris. El le dice a la policía que la amaba y que jamás la lastimaría, y que menos la mataría. Jesse muere enprisión tras caer dormido y soñar también con Freddy. Nancy, al darse cuenta cómo sus amigos van muriendo se pone a investigar junto a su amigo Quentin (Kyle Gallner).

Nancy se mete en la bañera y se duerme. Sueña que está en su antiguo jardín de infantes y ve a Freddy, quien se le acerca diciéndole cosas para hacerle recordar quién es él y que ella era su favorita. Tras ir a ver al padre de Quentin (que era el director del instituto) descubren más sobre Freddy. Al salir de la oficina, Nancy sufre un microsueño a causa de las horas en vela, en el cual ve a Kris ensangrentada dentro de una bolsa para cadáveres. En casa de Nancy descubren una fotografía donde aparecen Jesse, Kris, Dean, Nancy y Quentin junto a otros niños más, en el pre-escolar. Gracias a la madre de Nancy, descubren que Fred Kruger era el jardinero del jardín de infantes Badham Preschool, al que asistían cuando eran pequeños, y que, según los niños, se los llevaba a una "cueva" donde les hacía cosas malas (los maltrataba físicamente). Los padres de los niños decidieron denunciarlo, pero Fred se fue antes de poder hacerlo. Nancy decide ir a buscar a los demás compañeros del jardín de infantes para averiguar más sobre su pasado, pero el padre de Quentin aparece y le obliga a irse con él.

En clase de natación Quentin se duerme mientras nada en la piscina. Aparece en un lugar oscuro, cuando de repente ve a Fred Kruger (antes de morir quemado) corriendo hacia él perseguido por varios coches. Fred se encierra en una fabrica abandonada para no ser alcanzado por los perseguidores, que resultan ser los padres de Nancy, Quentin y los demás niños. Entonces el padre de Quentin hace un improvisado Cóctel Molotof y lo lanza dentro. Fred sale corriendo incendiado y muere. Es entonces cuando Quentin se despierta mientras está siendo atendido por los compañeros del equipo de piscina. Quentin lo entiende todo y va a buscar a Nancy para contárselo. Después hacen una visita al despacho del padre de Quentin, a preguntarle la razón de haber matado a Fred, cuando no habían pruebas de la culpabilidad del mismo salvo lo que contaban niños de cinco años. Éste no sabe qué responder y reconoce el error.

Quentin y Nancy emprenden rumbo al pre-escolar, pero en el camino Quentin se baja en un supermercado a comprar medicamentos para no dormirse. Mientras Quentin intenta comprar, Nancy lucha en el coche para no dormirse, llegando incluso a quemarse el brazo con el encendedor para mantenerse atenta. Finalmente, se baja del vehículo y entra al supermercado a buscar a Quentin. Al entrar, Nancy sufre otro microsueño donde ve que Freddy aparece en la puerta del supermercado y la lleva a la sala de calderas, mostrándose escenas intercambiadas de Nancy arrastrándose por el piso de la caldera (el microsueño) y Nancy arrastrándose por el suelo del supermercado (realidad). Freddy le araña en el brazo y Nancy despierta dándose cuenta que sacó del sueño un pedazo del jersey que arrancó del brazo de Freddy.

Luego Quentin la lleva al hospital. Allí Nancy pide que no la seden pero la doctora hace firmar un documento a la madre de Nancy para que puedan dormirla. Al volver a la camilla, Nancy ya se había escapado con Quentin, que aprovechó para robar unas inyecciones de adrenalina del hospital.

De camino, el coche se desvía de la carretera llegando justo al pre-escolar. Ya en el interior descubren la sala de calderas del centro, donde Freddy vivía cuando trabajaba de jardinero y tenía su "lugar especial" donde llevaba a los niños, una habitación escondida. Allí dentro Nancy se fija en la pared, donde hay escritos sobre ella. Por su parte, Quentin ve unas fotos y se queda de piedra, pues en esas fotos ven cómo Fred violaba a Nancy. Esto significa un shock para los dos puesto que significa que Fred era verdaderamente culpable, y que no quería buscar su ayuda, sino que siempre había estado loco, y pretendía matarlos en cuanto se durmieran. Nancy se duerme intencionadamente para enfrentarse a Freddy mientras Quentin vigila. Después de un momento, Quentin también se duerme y es golpeado por Freddy en la sala de calderas. Luego Freddy se va donde está Nancy, la hace volver a su casa (en el sueño) donde continúa jugando con ella. Nancy se esconde en un armario donde no tarda en ser descubierta; corre por la escalera y llega a un pasillo donde cae por el suelo (que se había vuelto de sangre) sobre la cama de su habitación. Allí se percata que su vestuario ha cambiado y viste un vestido de su niñez. Freddy entra en el cuarto y le dice que nunca despertará, que ahora está en su mundo y ahora él es su novio. La lanza a la pared y en ese momento Nancy le clava unas tijeras en el ojo izquierdo, al cual no le causó daño alguno. Freddy la vuelve a lanzar sobre la cama y coloca una cuchilla sobre su pecho con intención de clavarla, al mismo tiempo que Quentin la intenta despertar inyectándole adrenalina en el pecho haciéndola despertar, trayendo a Freddy al mundo real. Después de una pelea, es degollado y quemado por Nancy junto al resto del colegio, ya que ahora él está en el mundo real.

Después de la muerte de Freddy, Nancy vuelve a casa junto a su madre. Su madre le dice que todo ya ha terminado pero en ese momento, del espejo, sale Freddy y le clava las cuchillas a esta (la madre) arrastrándola dentro del espejo, mientas Nancy grita aterrada sin poder hacer nada.

Nuevo diseño de Krueger

En esta nueva entrega se buscó rediseñar el rostro de Krueger, buscando más la forma de una víctima con quemaduras reales. Los encargados de producción tuvieron varias fotos referenciales a víctimas reales de quemaduras que detallan cómo aparece piel blanca después de la cicatrización. Al mismo tiempo no se quería que la audiencia tuviese sensaciones de asco cada vez que vieran a Freddy en la pantalla, por lo que se optó a desechar algunos detalles de realismo en el diseño final del nuevo Krueger. Los encargados de producción expresaron lo horrible que eran las imágenes, y lo difícil que fue poder ver muchas de ellas. El equipo de efectos especiales que trabajó en The Dark Knight (película de Batman), en la creación de las imágenes generadas por computadora (CGI) para Dos Caras, fueron los encargados de trabajar los mínimos detalles CGI que se utilizaron en la cara de Freddy. El CGI se utilizó en conjunto con los efectos especiales de maquillaje que se realizaron. La prótesis utilizada para crear el aspecto físico de Freddy fue diseñada por Andrew Clement.

Clement y su equipo pasaban seis horas maquillando a Jackie Earle Haley, hasta que finalmente lograron llegar al nivel de realismo que se buscaba para este nuevo Krueger. El equipo de maquillaje aplicaba prótesis individuales, desde la cabeza, siguiendo hasta la espalda. Haley pasaba aproximadamente tres horas y veinte minutos en la silla de maquillaje para que le aplicasen la prótesis, y en ocasiones, tendrían que pasar casi cuatro horas y media para aplicar la prótesis concerniente a la tapa del cráneo. Haley también tuvo que usar lentes de contacto, uno con apariencia de sangrado ligero y otro con apariencia de estar nublado, lo que dificultaba un poco la visibilidad del actor. Además, tuvo que trabajar en el desarrollo de la nueva voz de Krueger para la película. De acuerdo con Haley, el proceso de dar con la voz perfecta para Freddy tuvo que ser lo más orgánico posible, para lo cual tuvo que trabajar con mucha paciencia e intentar con varios tipos de voces como le era posible. Haley y Bayer también admitieron que algunas partes de la voz serían mejoradas digitalmente en la edición final para darle una calidad de "sobrenatural".

Escenas eliminadas

A través de tráilers y extras en la edición Blu-Ray y DVD de la película, se pueden descubrir diversas escenas que no fueron incluidas finalmente en la cinta.

• La fiesta en la piscina de casa de Dean; donde Dean cae del segundo piso a través de una cristalera y Kris es testigo impotente.
• Kris descendiendo al sótano de su casa, donde descubre a Freddy fabricando su guante.
• En el ático, Kris alumbra sobre una caja viendo un sombrero, al alumbrar hacia al lado y volver a la caja ve los ojos de Freddy justo antes de ser atacada.
• La escena del cuerpo de Kris en el depósito de cadáveres.
• Quentin sueña con Freddy en una iglesia abandonada.
• Jesse sueña que Freddy degolla a su padre en el dormitorio de su infancia.
• Quentin y Nancy acuden a la recepción del hospital tras el ataque en la farmacia.
• Nancy sufre un estado de oneirofrenia tras el accidente de coche; una alucinación de una calle abandonada y un perro negro.
• Nancy ve a Kris ensangrentada con el guante de Freddy en su última pesadilla.