Η ταινία αφηγείται την ιστορία του Scottie Ferguson (Stewart), ενός συνταξιούχου αστυνομικού ντετέκτιβ που πάσχει από ακροφοβία (φόβος για τα ύψη). Προσλαμβάνεται από τον Gavin Elster (Tom Helmore) για να ακολουθήσει τη γυναίκα του, Madeleine (Novak). Ο Scottie αποκτά εμμονή με τη Madeleine και τη μυστηριώδη συμπεριφορά της. Την ακολουθεί σε μια αποστολή, όπου τη βλέπει να πηδάει μέχρι θανάτου.
Ο Scottie είναι συντετριμμένος από το θάνατο της Madeleine και αρχίζει να έχει παραισθήσεις. Βλέπει τη Μάντελεϊν όπου κι αν πάει. Τελικά καταφέρνει να ξεπεράσει την ακροφοβία του και να αντιμετωπίσει την αλήθεια για τον θάνατο της Madeleine.