日本探偵小説三大奇書のひとつに挙げられる「ドグラ・マグラ」はじめ、その類するのもののない怪奇幻想の世界が人々を魅了し続ける、幻想文学の大家・夢野久作。その作品のひとつ『二重心臓』が映像化を果たした。
殺された芝居小屋の興行主。彼の一人娘の看板女優は、自作の芝居の上演を決意する。そこには、驚愕の真実が隠されていた――！
監督は、佐藤江梨子主演『斜陽』（２００９年公開予定）も控える秋原正俊。小泉八雲の原作を温水洋一主演で映画化した『伊藤の話』、畑野ひろ子主演『白椿』、ガッツ石松主演『五重塔』など、日本文学を原作とした作品を精力的に送り出し続けて俊英が、ブンガク映画シリーズ第９弾として本作を完成させた。
主人公の女優・天川呉羽（あまかわ・くれは）を演じるのは畑野ひろ子。同じく夢野久作原作の『白椿』に続いて連続主演となる本作では、映画出演２作目ながら女優としての存在感を存分に発揮している。
そして、スマッシュヒットを記録した『伊藤の話』で初主演をつとめた温水洋一をはじめ、斎藤洋介、松田洋治、綾田俊樹 ら日本を代表する個性派俳優陣が共演。ドラマ「時効警察」で注目を集めた江口のり子の独特の存在感や、ミスセブンティーン２００７に輝いた新人・有末麻祐子の演技にも注目だ。
音楽は『五重塔』に続き、ピアニスト・ 三柴理率いる音楽ユニット“THE 金鶴”が担当。『五重塔』では観客を感動の渦に巻き込んだユニットが、本作では躍動感溢れるサウンドで観客を衝撃のラストへと誘う。
日本の探偵小説界が誇る探偵奇譚を、個性派・実力派俳優陣の主演により映像化した『二重心臓』は、観客の脳髄にしみいる極上のミステリーだ。
ある朝、呉服橋劇場の興行主が刺殺体で発見される。遺産のすべてを相続したのは彼の一人娘、“世紀の邪妖劇女優”天川呉羽（畑野ひろ子）。マスコミは一斉に「謎の殺人事件」と報じるが、殺人現場は閑散としており、自称敏腕刑事の猪村（綾田俊樹）と新米刑事の文月（江口のり子）が事件について語り合うばかり。見解を述べる文月に、猪村は「実はこの事件の犯人が自首した」と告げる。現場が閑散としているわけを知り、言葉を失う文月。しかし彼女は、どこかに真犯人がいるのではないかという思いを捨て切れなかった。
そのころ天川呉羽は、劇場楽屋裏で支配人の笠（斎藤洋介）と向き合っていた。笠は呉羽が興行主の殺人に関わっていると踏み、「黙っている代わりに結婚してくれ」と提案する。それには条件があると告げる呉羽。もう劇場に未練は無いが、最後に１日だけ、二人芝居を上演したい――。笠は頷き、しばしの旅に出た。
呉羽はさらに、屋敷の離れの脚本家・江馬（温水洋一）を訪れ、秘密を打ち明ける。笠に殺人の罪を着せられ、脅されていること、また真犯人は笠であること…。江馬は美しい呉羽に惹かれ、呉羽への愛と笠への憤りとを感じていく。
そんな江馬に、陰で話を聞いていた妹の美鳥（有末麻祐子）が釘を刺す。「ねえ、あの人の話。信用しちゃだめよ」――そうして、江馬は１本の台本を書き上げた。呉羽は俳優と共に稽古に入る。
公演当日。満員の観客席に、江馬、美鳥、笠、そして文月刑事が座っていた。そして舞台では、その誰もが予想だにしなかった、ある途轍もない芝居が行われようとしていた――。
