肉体病院的默奇逊院长行将退休,接手的是年轻有为的爱德华大夫(格利高里·派克 Gregory Peck 饰)。医院里年轻美丽的女医生彼特森(英格丽·褒曼 Ingrid Bergman 饰)和他相爱,但是竟发现眼前的爱人不是爱德华大夫,而真实的爱德华的秘书,还前来指出这个冒牌人士是杀害爱德华的凶手。面对恋人虚无缥缈的身份,彼特森一直不置信他是杀人凶手,但是默奇逊院长却用肉体剖析法印证了“事实”。更为顺手的是,这个假爱德华也置信自己有罪,他甚至连自己是谁,阅历过的事情也不知道。彼特森对自己的判别十分坚持,她决议要帮他找出事情真相。在警察的追捕下,她带他逃到了心思剖析教授的家中,展开了一联串精彩的心思剖析进程,他童年的阴影和爱德华大夫被杀的真相渐渐浮出水面。