Carol Ledoux (Catherine Deneuve) é uma bela mulher londrina, mas que é reprimida sexualmente. Além disso, ela ainda mora com sua irmã mais velha. Carol constantemente resiste aos assédios do seu namorado, e também desaprova o amante da irmã. Quando esta viaja com ele em férias, Carol fica sozinha no apartamento e se afunda em uma profunda depressão, passando a ter várias alucinações.