심리학 교수 하우진은 경찰에 체포되어 연행되는 가운데, 아무도 믿지 말라는 마지막 말을 남긴 채 떠난다. 일 년 후, 남다정은 한 노인의 가방을 맡게 되지만, 그 안에는 현금 오억 원이 들어있고, 다정은 갈등하게 된다. 하지만 유혹을 뒤로 한 채 그녀는 노인에게 가방을 돌려주려 하지만, 이것이 라이어 게임의 초대장이다.

게임을 참가하게 된 다정은 믿고 있던 현 선생에게 배신을 당하자 심리학 교수 하우진에게 도움을 청하지만, 우진은 차갑게 거절한다. 하지만 끈질긴 설득 끝에 우진은 조건부로 다정을 돕기로 하고, 승리를 자신하는 현 선생에게 우진은 패배를 안길 준비를 한다.

다정은 결국 현 선생에게 돈을 양보하기로 하고, 다음 라운드로 진출하게 된다. 하지만 조건에 따라 우진은 게임에서 빠지고, 다정은 홀로 서게 된다. 그러나 우진은 어머니의 복수를 위해 결국 고민 끝에 다시 게임을 참가하게 되자, 그를 본 다정은 반갑게 맞이하지만, 우진은 우린 이제 적이라며 그녀에게 정신차리라 이른다.

두 번째 라운드인 소수결 게임에서 우진과 다정을 중심으로 팀을 만들어 천천히 진행된다. 모든 것이 우진의 계획대로 순탄히 흘러가지만, 곧 내부의 적 배신자 X의 존재가 유일한 변수가 된다. 배신자 X는 정체를 숨기며 거짓말로 팀원들을 속이고, 곧 그의 정체가 밝혀진다.

이번 라운드는 한 사람만 탈락하는 패자부활전이다. 소수결 게임에서 모두를 속인 제이미가 탈락 후보로 오르자, 그녀는 웃으며 다시 다정을 함정에 빠트린다. 하지만 그녀를 항상 구해주던 하우진은 없고, 다정은 절망에 빠진다.

제이미의 함정에 빠진 다정은 위기에 빠지게 되고, 그녀와 같은 편이었던 다른 참가자들도 모두 그녀에게 등을 돌린다. 하지만 곧 하우진이 위기에서 탈출해 게임장에 들어오게 되고, 그는 다정을 도와주며 게임을 뒤집을 준비를 한다.