Wielkomiejski detektyw (Dana Andrews) prowadzi śledztwo w sprawie zabójstwa zamożnej kobiety (Gene Tierney). Poszlaki i zeznania nie zgadzają się jednak ze sobą. Czy detektyw zdoła rozwikłać zagadkę?

Młoda, osiągająca sukcesy zawodowe Laura Hunt (Gene Tierney) zostaje odnaleziona zamordowana w swoim mieszkaniu. Rozwiązaniem zagadki jej śmierci zajmuje się detektyw Mark McPherson (Dana Andrews). Swoje podejrzenia kieruje on w pierwszej kolejności na aroganckiego publicystę Waldo Lydeckera (Clifton Webb) - przyjaciela zamordowanej, który niegdyś wspomagał jej karierę, ale zarazem czuł rozgoryczenie po tym, jak Laura odrzuciła jego uczucia. Podejrzany w sprawie wydaje się również narzeczony kobiety, nieudacznik i playboy - Shelby Carpenter (Vincent Price). Na podstawie wspomnień przesłuchiwanych mężczyzn McPherson tworzy obraz mentalny Laury, a dzięki zdjęciom ulega fascynacji jej niezwykłą urodą. Stopniowo popada w obsesję na punkcie zmarłej kobiety. Tymczasem prowadzona przez niego sprawa przybiera niespodziewany obrót.

Zwłoki pięknej Laury Hunt (Gene Tierney) zostają znalezione w jej mieszkaniu. Kobieta została zastrzelona. Do sprawy morderstwa zostaje przydzielony detektyw Mark McPherson (Dana Andrews). Gdy podejmuje śledztwo, dowiaduje się, że wszyscy mężczyźni w jej życiu, w tym narzeczony Shelby Carpenter (Vincent Price), byli w niej zakochani, a znajome kobiety albo bardzo ją lubiły, albo zazdrościły powodzenia u płci przeciwnej. Detektyw przesłuchuje świadków i podejrzanych, czyta pamiętnik i prywatne listy ofiary, często wpatrując się w jej portret. W końcu ulega urokowi zmarłej kobiety, której nawet nie znał. W trzecim dniu śledztwa ktoś odwiedza apartament Laury; ktoś, kto rzuca nowe światło na śledztwo i odpowiada na kilka dręczących McPhersona pytań, ale jednocześnie wydłuża listę podejrzanych.