Una bella aunque sexualmente reprimida joven, Carol Ledoux, vive junto a su hermana Helen en un apartamento de Londres. Con sentimientos simultáneos de atracción y repulsa hacia el sexo, Carol es una virgen que encuentra extremadamente molesta la relación de su hermana con un hombre casado, Michael. Cuando su hermana y Michael se marchan de vacaciones, Carol comienza a desmoronarse mentalmente, sufriendo una serie de alucinaciones que la llevarán a cometer varios asesinatos.
El resultado, más de medio siglo después de filmado, continúa siendo inquietante y tenso, sin ninguna concesión al descanso cómico o la tranquilidad de conciencia.