《直立行走》讲述了一名画家的故事。他自幼在孤儿院长大，多年后才得知父亲失踪并死亡的真相。童年的记忆将他带回往事，也促使他买下郊区一栋曾属于家人的房子。在地下室里，他发现了父亲留下的档案和科研资料，内容涉及将人类与相关生物物种进行杂交的实验。随着对档案的深入研究，他意外找到证据，得知有人正试图利用幸存的混合人类重新启动这些实验。
画家由此转变为研究者，却最终成为受害者。父亲研究的核心，是改变、控制并影响人类进化进程。这项研究最初与第二次世界大战前的优生学理论有关，如今则被父亲昔日的同事置于现代“生物技术”发展的语境中。父亲当年曾被迫与国家恐怖组织合作，借助秘密研究成果推动相关计划。主角试图重建并实现父亲留下的遗产，却发现那些资料逐渐变成了自己无法逃避的现实。在这一悲剧过程中，他先是重新审视父亲的价值观，最终一步步走向疯狂。
