Ancien policier, John «Scottie» Ferguson est détective privé à San Francisco. Il souffre d’une peur pathologique du vide depuis la mort d’un collègue policier, qui s’est écrasé au sol. Son vertige l’oblige à renoncer à son activité. L’un de ses camarades d’école, Gavin Elster, lui demande de suivre sa femme, Madeleine, en lui précisant que cette dernière, suicidaire, se croit possédée par l’âme d’une ancêtre. Scottie tombe rapidement amoureux de Madeleine, qu’il sauve une première fois de la noyade, mais que son vertige empêche de préserver d’une chute dans le vide. Ecrasé par la culpabilité, Scottie sombre dans le désespoir, jusqu’à ce qu’il découvre en Judy Barton, l’employée d’un hôtel, l’hallucinant sosie de Madeleine…