Scottie Fergusson (James Stewart) es un detective de la policía de San Francisco que padece de vértigo. Cuando un compañero cae al vacío desde una cornisa mientras persiguen a un delincuente, Scottie decide retirarse. Gavin Elster (Tom Helmore), un viejo amigo del colegio, lo contrata para un caso aparentemente muy simple: que vigile a su esposa Madeleine (Kim Novak), una bella mujer que está obsesionada con su pasado.