샌프란시스코 시경 소속 형사 스카티(John 'Scottie' Ferguson : 제임스 스튜어트 분)는 옥상에서의 추격 전 중 동료 경찰이 추락사하는 사고를 저지른 후, 병적인 고소공포증을 억게 된다. 그는 경찰을 사직하고 사립탐정이 되어 한 아름다운 여인(Madeleine Elster / Judy Barton : 킴 노박 분)을 보호하는 임무를 맡는다. 그러나 고소공포증 때문에 이 여인의 자살을 막지 못한 그는 죄책감에 시달리다 못해 정신병원 신세까지 지게 된다. 다시 샌프란시스코로 돌아온 그는 어느날 죽은 여인과 똑같은 여인을 발견하게 되는데, 여기서부터 이야기는 반전을 거듭한다.