Una discreta y tímida muchacha llamada Carol Ledoux (Catherine Deneuve), vive con su hermana Helen (Yvonne Furneaux) en un apartamento en Londres. Carol trabaja como manicurista, y un día conoce a Colin (John Fraser), y éste logra una cita con ella. Pero las cosas no van más allá, debido a la repulsión sexual que Carol sufre, acentuada por la relación amorosa de su hermana con un hombre casado, Michael (Ian Hendry), especialmente por la presencia física de él en el apartamento, por sus artículos de higiene personal en el baño y los sonidos de pasión amorosa por las noches. Un día Michael y Helen deciden viajar a Italia por el fin de semana, y Carol, en su extrema soledad, comienza a desequilibrarse psíquicamente.
Filmada en Gran Bretaña, fue el segundo largometraje de Roman Polanski, y el primero en idioma inglés.