El thriller "Síndrome de Berlín" está basado en la novela del mismo nombre de la autora australiana Melanie Joosten, por la que recibió el premio Kathleen Mitchell a la mejor autora joven en 2012, año en que se publicó el libro. El término "Síndrome de Berlín" en realidad se refiere al Síndrome de rotura de Nijmegen, una enfermedad congénita rara en la que se interrumpe la función de reparación del ADN. La fragilidad de los cromosomas provoca síntomas como retraso en el crecimiento, cráneos pequeños y también trastornos mentales. Como el título de la película de Cate Shortland, el término se refiere de forma modificada al síndrome de Estocolmo, un fenómeno psicológico en el que la víctima de una toma de rehenes desarrolla simpatía por su secuestrador.
Clare (Teresa Palmer) viene de Australia y es una fotoperiodista que está de vacaciones en Berlín como mochilera. Poco después de su llegada a la capital alemana, su viaje da un giro agradable, porque Clare conoce al simpático berlinés Andi (Max Riemelt). Ella inmediatamente se siente atraída por él y entonces una cosa lleva a la otra y los dos terminan juntos en la cama. La mañana después de la aventura de una noche, Clare quiere dejar el apartamento de Andi nuevamente, pero descubre que su nuevo amigo la ha encerrado. Al principio, Clare cree que él cometió este error accidentalmente mientras iba a trabajar mientras ella dormía. Pero como pronto tendrá que averiguarlo, Andi no tiene intención de dejarla ir nunca más. Su apartamento se convierte en su prisión y las vacaciones se convierten en un viaje de terror.