卡羅爾（勞拉·斯梅特飾）是一名演員，盡管在聚光燈下獲得了影迷的關注，但她卻無法獲得丈夫的愛。長久以來的孤獨生活造就了卡羅爾孤僻而又古怪的個性，就在她的生活陷入了絕望之際，一個名叫弗朗索瓦（路易·加瑞爾飾）的英俊攝影師出現在了她的生活之中。弗朗索瓦為卡羅爾拍攝了照片，鏡頭下的卡羅爾呈現出絕望而美麗的狀態。孤男寡女共處一室的氛圍中，血氣方剛的兩人猶如干柴烈火般迸發激情。然而當這段關系隨著拍攝結束逐漸冷卻，卡羅爾發現自己再度陷入冰冷孤獨的境地。再也無法承受巨大壓力的她實施了自殺行為，試圖用死亡觸動弗朗索瓦的情感神經。雖然這次極端舉動未能成功結束生命，但最終促使弗朗索瓦選擇繼續留在她的生活中。