기택(송강호)네는 반지하에 사는 전원 백수 가족이다. 옆집 와이파이를 훔쳐 쓰고, 동네 피자집 박스 접기 아르바이트로 근근이 생활한다. 장남 기우(최우식)는 명문대생 친구 민혁(박서준)과 만나 재물운을 가져다준다는 비싼 수석을 선물받고 술자리를 함께한다. 민혁은 세계적인 IT기업 CEO인 박 사장(이선균)의 딸 다혜(정지소)의 영어 과외선생이었으나 교환 학생으로 유학을 가게 되었고, 기우에게 자신을 대신하여 새 과외 선생으로 소개시켜 주겠다는 제안을 한다. 동생 기정(박소담)의 도움으로 명문대생으로 위장한 채 박 사장의 집에 입성한 기우는 첫 수업을 무사히 마치고, 박 사장의 아내 연교(조여정)와 이야기를 나눈다. 그 과정에서 기우는 박 사장네 막내인 다송(정현준)의 그림 선생이 여러 번 바뀌었다는 사실을 알게 되고, 동생 기정을 다송의 새로운 그림 과외 선생으로 소개한다. 기정은 인터넷에서 읽은 미술 치료에 대한 지식으로, 다송이 초등학교 1학년 때 집에서 본 귀신으로 트라우마를 앓고 있다는 사실을 맞춰 연교의 신뢰를 얻는다.

박 사장의 승용차를 얻어타고 집에 돌아가던 기정은 윤 기사의 호의을 뿌리치다 차에 팬티를 벗어 놓아둔다. 박 사장이 이를 발견하여 윤 기사가 자신의 차에서 엄한 짓을 벌였다고 지레짐작하고는 그를 해고한다. 연교에게 기택을 새 운전 기사로 추천한다. 세 사람은 가사도우미인 문광(이정은)의 복숭아 알러지를 이용하여 연교가 문광이 결핵을 앓고 있다고 믿게 만든 후, 내친김에 문광마저 집에서 떠나게 만든다. 기택은 박 사장에게 가짜 중개업체를 소개시켜 주고 연교는 기택의 부인 충숙(장혜진)까지 가사도우미로 고용한다.

다송의 생일을 맞이하여 박 사장 가족이 캠핑을 떠나 집을 비우게 되자, 기택 가족은 거실에서 박 사장의 양주를 마시며 제 집 행세를 한다. 비가 쏟아지는 그때 의문의 초인종 소리가 울리고, 해고됐던 문광이 인터폰을 통해 흉한 얼굴을 비춘다. '급하게 나오느라 놓고 간 것이 있다'며 집에 들어가게 해 달라는 문광의 간절한 부탁에 충숙은 마지못해 문을 열어준다. 문광은 지하실로 향하더니 벽장을 애써 열고 그 뒷편에 있던 비밀 통로로 들어간다. 깊은 계단 아래에는 어떤 지하 공간이 있었고, 놀랍게도 그곳엔 문광의 남편 근세가 숨어 살고 있었다. 이곳은 본래 이 집을 지은 건축가가 만든 일종의 방공호로, 박 사장이 이사오기 전부터 가사도우미로 일하던 문광이 몰래 남편을 데려와 지내도록 했던 것이다. 다송이 보았다던 귀신 역시 한밤중에 먹을 걸 훔치려 몰래 올라온 근세를 목격한 것임이 밝혀진다.

문광은 충숙에게 보답은 얼마든지 할 테니 남편을 잘 챙겨달라고 애원하지만 충숙은 되려 신고하려 한다. 그러나 몰래 지켜보던 기택, 기우, 기정의 실수로 네 사람이 사실은 한 가족이었다는 사실이 드러나 처지가 역전된다. 기택 가족과 문광 부부의 대치 끝에 근세는 지하실 파이프에 결박되고, 문광은 지하실로 내려가는 계단에서 떨어져 뇌진탕을 일으킨다. 방공호에 갇힌 채 죽어가는 아내를 두고 오열하던 근세는 조명 스위치에 머리를 박아대며 모스 부호로 구조 신호를 보내지만 아무도 알아채지 못한다. 박 사장 가족은 큰 비로 캠핑을 취소하고 집으로 되돌아온다. 충숙은 아무 일 없던 듯 태연히 대응하는 한편, 나머지 기택 가족은 용케 숨어들어 들키지 않은 채 몰래 집에서 빠져나온다. 허나 완벽해 보이던 전개에 예상치 못한 상황이 닥치자 세 사람은 앞으로 어떻게 될지 몰라 몹시 혼란스러워하고, 설상가상으로 폭우로 인한 물난리에 기택네 반지하 집이 침수되어 수재민이 되어버리고 만다.

다음날 다송이의 생일 파티가 열리고, 기택 가족은 연장근무라는 미명 하에 파티에 끌려와 피로한 기색으로 다시 모이게 된다. 침수된 집에서 수석을 가방에 가져왔던 기우는 수석을 꺼내 들고 방공호로 내려간다. 그러던 중 기우는 자신이 들고 있던 수석을 실수로 떨어뜨린다. 이후 문광의 상태를 살펴보는데, 갑자기 피투성이 얼굴의 근세가 나타나 기우의 목을 로프로 조르고, 도망가는 기우를 뒤쫓아가 수석을 빼앗고는 그대로 머리를 내리쳐서 기절시키고 거듭 수석으로 내리친다. 밖으로 나온 근세는 부엌에서 칼을 챙겨 생일파티 현장으로 나왔다가 기정을 알아보고는 그대로 달려나가 가슴을 찌른다. 순식간에 생일 파티는 아수라장이 되고, 근세는 충숙까지 죽이려 대치한다. 축 늘어진 채 업혀나가는 기우와 피를 흘리며 죽어가는 기정을 본 기택은 공황 상태에 빠졌다가 박 사장의 지시에 자동차 키를 던져주나, 쇠꼬챙이를 맞고 쓰러진 근세의 몸에 깔린다. 근세는 "박 사장님 리스펙"이란 유언과 함께 사망하지만, 정작 그가 누군지도 모르는 박 사장은 시신 밑에 깔린 차 키만 챙겨가려 한다. 박 사장이 근세의 몸냄새에 역겹다는 표정을 짓자, 울화가 치민 기택은 칼을 들어 박 사장을 찌른다. 그리고는 아비규환의 현장을 떠나 어디론가 사라진다.

한달 후, 병원에서 깨어난 기우는 사건의 후유증으로 무슨 일이든지 실실 웃기만 한다. 기우와 충숙은 그간의 사기행각과 살해 혐의로 재판을 받지만 집행유예를 받고 풀려나고, 피자집 아르바이트로 생계를 이어간다. 기정은 결국 사망하여 납골당에 안장했고, 기택은 저택 탈출 후 그대로 '증발'하여 행방불명 상태로 남아 있었다. 시간이 흐르고 형사의 미행도 뜸해진 겨울이 되자 기우는 옛 박 사장네 저택이 잘 보이는 산을 찾아가 저택을 관찰한다. 독일인 가족이 이사와 살고 있는 그 집에서 우연히 깜빡이는 조명을 목격하고 그것이 곧 모스 부호임을 알아차린다. 내용을 해독해보니 다름 아닌 기택이 자신에게 보내는 장문의 메시지였다. 기택은 사건 직후 갈곳이 없어 방공호에 숨어들었고, 집이 팔릴 때까지 겨우 연명하다 독일인 가족이 들어오고선 새벽에 몰래 음식을 훔쳐오며, 마치 근세가 했던 것과 같은 방식으로 살고 있었다. 아버지의 편지에 기우는 바로 답변을 적는다. 돈을 아주 많이 벌겠다는 계획이 실현되어 그 집을 매입하고 기택을 구출하기에 이르는 듯 싶다가, 여전히 반지하 집에 머물며 무기력해 있는 기우의 모습과 함께 "그때까지 건강히 지내시라"는 인사를 전하며 영화가 끝난다.