Het stadje Hemlock Grove, Pennsylvania, herbergt vreemde mensen en duistere geheimen. Een cheerleader wordt op brute wijze vermoord door wat de meeste geloven dat een wrede aanval van een dier is, maar het bewijs suggereert iets anders. De tiener Peter Rumancek (Landon Liboiron) keert met zijn moeder Lynda terug naar Hemlock Grove en neemt zijn intrek in de woonwagen die door zijn oom Nicolae is achtergelaten. Roman Godfrey (Bill Skarsgård), afkomstig uit een rijk en bevoorrecht leven, is een andere vreemde jongeman in de stad. Naast een ietwat ongepaste band met zijn moeder, Olivia (Famke Janssen), gaat Roman graag naar pretparken, huurt hij prostituees in en geeft hij zich af en toe over aan aderlatingen.