一个巡回演出团来到德国的一个小镇上。为首的是戴高顶帽的卡里加里博士，他面相凶恶，走路一瘸一拐，是个瘸子。在镇长办公室里，他要求获准演出催眠术。镇长不置可否。就在演出的当晚，镇长被人用匕首杀死。
大学生弗朗西斯和阿仑也来观看。大棚里坐满了观众。卡里加里向观众宣布，他的搭档舍扎尔能回答大家的任何问题。舍扎尔穿一身黑色的紧身衣，脸色死白，像个疯子。阿仑好奇地问：我能活多久？回答是：活到明天凌晨。弗朗西斯表示不相信，阿仑则满脸惶惑。
当夜在阿仑的房间里，一个黑色的人影突然出现在阿仑的身后，一番格斗，阿仑被刺死。
弗朗西斯把消息告诉了好朋友珍妮和她的父亲。珍妮的父亲是一名医生，他们一致认为舍扎尔有重大嫌疑。弗朗西斯要求警方批准他去卡里加里住处搜查。在卡里加里的篷车上，正当医生要对舍扎尔进行检查时，弗朗西斯听到了车外在叫卖号外：凶手第三次行凶时当场落网。弗朗西斯急忙招呼医生赶往警局。凶手承认企图杀死他的妻子，之所以用匕首，是想嫁祸给那个神秘凶手。
珍妮久等父亲未归，她独自来到卡里加里处。她看到舍扎尔恐怖的表情，吓得夺门而逃。当夜，身穿紧身衣的舍扎尔悄无声息地潜行到珍妮的床前，刚举起匕首，珍妮醒了。舍扎尔抱起大呼救命的珍妮就往外逃。而此时，弗朗西斯正在卡里加里的篷车上，紧紧盯着躺在木柜里的舍扎尔。在镇民的追赶下，舍扎尔不得不抛下珍妮，并从山坡上滚落下去。珍妮被救回家。弗朗西斯无法相信眼前的事实，他随警察再次搜查，发现躺在木柜里的是一个假人。
追捕开始了。弗朗西斯发现卡里加里逃进了一家精神病院。医生告诉他，卡里加里是这里的院长。弗兰西斯大惊失色。在院长办公室，他发现了一本日记，详细记载了卡里加里如何对舍扎尔实行催眠术并利用他去行凶杀人的经过。
弗朗西斯把这个秘密公之于众，但不久他本人也被关进精神病院。外貌酷似卡里加里的院长笑着对医生说：这一切都是弗朗西斯幻想出来的。
本片是世界电影史上被谈论得最多的影片之一。它展示了一次大战后，德国民众的思想倾向和情绪。影片的表现主义风格，也深刻地影响了以后的西方恐怖片。本片1958年在比利时布鲁塞尔由26个国家117位电影史家评选为“世界电影12佳作”的第12名。
