À clínica psiquiátrica de Green Manors chega o jovem e prestigiado doutor Edwards (Gregory Peck) para substituir o velho director. O recém-chegado não se pôde integrar e verificou com receio que os restantes médicos haviam descoberto nele evidentes sintomas de amnésia e um grande complexo de culpa. Edwards pensa que é o culpado de um assassinato, mas não consegue recordar-se nem das circunstâncias que o envolveram no crime nem do local onde tal aconteceu. A bela e fria doutora Constance Peterson (Ingrid Bergman) sua apaixonada, irá desesperadamente demonstrar a sua inocência arriscando o seu prestígio profissional e inclusivamente, a sua própria vida.

As cenas oníricas foram desenhadas por Salvador Dali.