故事圍繞著主角妮娜展開。

主角是一位芭蕾舞演員，從小在一位身為退休芭蕾舞演員並且有著強烈控制慾的母親生活在一起，生活中只有舞蹈和職業目標。

隨著導演托馬斯為新一季的《黑天鵝》挑選演員。妮娜終於得到了她期待已久的機會，並且成為了第一候選人。

然而，妮娜還有一位十分優秀的競爭者，莉莉（。妮娜可以很好地表現出白天鵝的優雅高貴，而莉莉卻是黑天鵝的化身。

托馬斯卻要求舞者不僅要能演出白天鵝的無辜與優雅，更要能演出黑天鵝的詭詐與淫蕩。兩位舞者的競爭也越來越激烈，甚至扭曲。

為了能夠得到這個角色，妮娜開始不斷地發掘自己的陰暗面。並且她為追求完美和對手之間的競爭形成了雙重人格，並沉溺於幻象之中難以自拔。

《天鵝湖》中白天鵝、黑天鵝兩個角色對映她的雙重人格，一面是她現實中的一面，在母親的督促、照顧下努力習舞，面對導演的“潛規則”不為所動，像白天鵝一樣純潔；

另一面她潛意識中的東西全面爆發，恐懼、嫉妒、對一成不變的壓抑生活的牴觸，包括對性的飢渴全都展露無疑，像黑天鵝一樣邪惡。

影片最後，妮娜抵擋著幻覺帶來影響和傷口的疼痛，化身白、黑天鵝為觀眾獻上極致之美，她含淚將目光投降熱烈鼓掌的觀眾和激動的母親，她完成了自己的使命，一切都不重要了，躺在彈簧墊上露出了一絲微笑，她對著鏡頭說：我感覺到了，我是完美的。