В центре сюжета "Дневник психопата" оказывается скромный служащий брокерской конторы Юк Тон-щик, жизнь которого кардинально меняется после неожиданной находки. Однажды он случайно находит дневник серийного убийцы, в котором подробно описаны ужасающие преступления. Вскоре после этого Тон-щик попадает в аварию, в результате которой теряет память. Воспринимая себя как самого убийцу, он начинает погружаться в мир своих мрачных фантазий и страхов, что приводит к заметной трансформации его личности.
Тем временем полицейская Щим Бо-гён, расследующая серию жестоких убийств, замечает изменения в поведении Тон-щика и решает использовать его состояние, чтобы поймать настоящего маньяка. Она начинает взаимодействовать с ним, пытаясь выяснить, как далеко он готов зайти, веря, что его потерянная память может стать ключом к раскрытию дела. В напряженной игре с судьбой и сознанием Тон-щика разворачивается захватывающая история, полная неожиданных поворотов и психологических нюансов, где граница между жертвой и преступником становится всё более размытой.