从前有一位公主被巫师施了魔法，变成一只白天鹅，只有晚上才能恢复人形，害怕与惶恐充满了她的眼睛。有一天夜里，她遇见了一位王子，王子也被她的美貌折服，并且深深地爱上了她。公主告诉王子，只要他向自己求婚，魔咒便会解除。可求婚当天，巫师将自己的女儿变成公主的模样，王子求婚找错了人，公主的魔咒再也没办法解除。公主伤心欲绝，跳下悬崖，王子也随着公主而去。
妮娜就是这样一个白天鹅，她从小就开始练习芭蕾舞，妈妈是退役的芭蕾舞演员，她对妮娜非常严格，严格的有些暴躁和偏执。妮娜从小的生活被妈妈掌控着，她胆小、惶恐。只要不小心说错一句话，妈妈就会大发雷霆。
这样一位让人怜爱的白天鹅本应该会遇见一个勇敢的王子，可是她遇见的却是一个个恶魔。妮娜的芭蕾舞团准备排练《天鹅湖》，导演托马斯想要一点不一样的，他希望里面的白天鹅和黑天鹅都由一个人跳，这个人不仅仅要有白天鹅的惶恐的眼神和优雅的身姿，也要有黑天鹅的狡诈与魅惑。
托马斯经过层层筛选，他觉得还是妮娜最合适，可是妮娜却缺少了黑天鹅的气质。为此，托马斯简直是使出了各种手段，他开始勾引妮娜，并且安排了一位替补演员，这让妮娜充满了压力。妮娜为了让自己精神放松，吃下一颗不知名的药丸。药力加上压力，让妮娜变得暴躁，而且不断出现幻觉。她看见自己的手臂长出黑色的羽毛，最后两个手臂彻底变成了黑天鹅的翅膀。她还看见自己用镜子碎片杀了替补演员，但最后才发现，镜子的碎片插在了自己的身上。
最后一幕，白天鹅跳崖而死，妮娜在舞台上跳下悬崖，但是她真的死了。妮娜这场演出在观众的心中已经留下不可磨灭的印象，可她也为此付出了生命，这到底值不值得？对于妮娜自己来说，是值得的她临死之前面带微笑，因为她对于这场如同飞蛾扑火一般的绽放非常满意，也对这场折磨终于结束感觉到无比的开心。
可是除了妮娜自己，所有人都对她感觉到惋惜，即便是充满偏执的母亲。母亲对妮娜充满了期望，当她得知妮娜被选为主角的时候，激动地留下了泪水，她一直在盼望着这一天。可是当她看见妮娜像变了一个人，喝酒、嗑药，暴躁、阴狠，她已经不想让女儿去继续跳了，她觉得这个角色已经毁了妮娜整个人。
整部电影中充满了压抑的气息，妮娜是白天鹅的时候，家庭气氛紧张而诡异，妮娜是黑天鹅的时候，她的眼神充满了野心和狠毒。那一幕幕偏冷的色调，就像是妮娜的一生，好像一直都没有阳光透进来。
