Maniac sigue la historia de dos jóvenes extraños, Annie Landsberg (Emma Stone) y Owen Milgrim (Jonah Hill), que se han unido gracias a un misterioso ensayo farmacéutico. Cada uno de los dos protagonistas tiene sus propias razones para participar en este ensayo ya que, ninguna de sus vidas ha ido bien. Annie, sin esperanza en la vida ni rumbo, está obsesionada con la nula relación con su madre y hermana. Mientras, Owen es el quinto hijo de una familia adinerada de Nueva York que siempre ha luchado contra una fuerte la esquizofrenia.
El nuevo y radical tratamiento consiste en una secuencia de píldoras, inventadas por el Dr. James K. Mantleray (Justin Theroux), que supuestamente pueden curar desde una enfermedad mental hasta una ruptura sentimental. Gracias a esta promesa, los dos jóvenes junto a otras diez personas, son atraídos a las instalaciones de Neberdine Pharmaceutical y Biotech. Aquí, permanecen durante tres días para realizar el ensayo y, según los doctores, no tiene efectos secundarios y resolverá todos sus problemas para siempre. Pero, el ensayo se tuerce y no sale como todos esperaban.