"האשה ברובע החמישי" הוא דרמת מתח, העוסקת בגבולות שבין דמיון למציאות. גיבור הסרט הוא סופר בריטי (איתן הוק), הנוסע לפריז כדי להתאחד מחדש עם גרושתו ובתו. רעייתו לשעבר אינה נלהבת מן הרעיון, ולמעשה מסלקת אותו מיידית מביתן. התוכנית ממשיכה להשתבש בשעה שהוא מאבד את כל חפציו וכספו, ומוצא עצמו מתגלגל למוטל נידח. הוא שוכר שם חדר עלוב, ומתחיל לעבוד כשומר לילה במתקן מפוקפק כדי לממן את שהותו במקום. עם הזמן, עוד ועוד דברים מוזרים מתחילים לקרות לו בעיר האורות, וההזיה מתעצמת בשעה שהוא פוגש אשה מסתורית (קריסטן סקוט-תומאס), המתגוררת בבניין ברובע החמישי של פריז, ואוצורת בו את סודותיה האפלים. בשלב מסוים, כבר לא ברור מי מהאנשים שהוא פוגש הוא אמיתי ומי אינו, מה הדברים שקורים לו הם מציאות ומה הם בדיון, ומה הקשר שלו לערימת הגופות שמוטלות מסביבו.