Depuis la mort de son épouse, la star de cinéma Lylah Clare, le réalisateur Lewis Zarkan vit dans une semi-retraite. Son projet de tourner la vie de Lylah n'a pas abouti, faute de trouver une actrice capable d'incarner la vedette.
L'imprésario Bart Langner découvre enfin l'oiseau rare : Elsa Brinkmann, une comédienne timide et effacée qui ressemble de façon hallucinante à Lylah. D'abord réticente, Elsa accepte de se remettre totalement entre les mains de Zarkan. Rebaptisée Elsa Campbell, coiffée, maquillée et habillée comme Lylah, elle est présentée à un parterre de journalistes. Interrogée de façon un peu trop indiscrète par Molly Luther, une commère très redoutée, elle la remet vertement à sa place. Malgré - ou à cause de - cet esclandre, elle retient l'attention de Bamey Shecan, le patron d'un grand studio. Sheean signe à Zarkan un contrat pour réaliser son film.
Le tournage commence, dans une atmosphère assez tendue. Selon la version officielle, Lylah aurait été poursuivie jusque chez elle par un admirateur trop empressé. Il l'aurait menacée d'un couteau, mais c'est elle qui l'aurait poignardé et prise de vertige, serait tombée à sa suite du haut des escaliers. Peu à peu, Elsa, tombée amoureuse de Zarkan, apprend que l'admirateur était en fait une femme et une des "conquêtes" de Lylah. C'est Zarkan lui-même qui a provoqué la chute mortelle de son épouse en l'obligeant à se pencher dans le vide. Sur ce, Zarkan décide que, dans le film, Lylah mourra pendant la répétition d'un numéro de trapèze. Rossella, qui fut la maîtresse de Lylah et de Zarkan, supplie en vain le metteur en scène de ne pas recommencer avec la jeune fille les mêmes erreurs qu'avec sa première femme.
Elsa, pourtant excellente acrobate, est tellement possédée par l'esprit de Lylah qu'elle est saisie de vertige et tombe du trapèze. Zarkan laisse tourner les caméras, enregistre son agonie et achève son film. Mais, déjà, Rossella prépare sa vengeance.