Die Ballerina Nina (Natalie Portman) kann die Rolle ihres Lebens ergattern, die Hauptrolle in einer Neuinszenierung von "Schwanensee". Angetrieben von ihrer ehrgeizigen Mutter (Barbara Hershey) und vom Regisseur Thomas Leroy (Vincent Cassel) setzt Nina ihre ganze Leidenschaft in die Vorbereitung auf die Doppelrolle. Probleme hat sie jedoch mit der Verkörperung des schwarzen Schwans - für diesen muss sie laut Leroy ihre dunkle, verführerische Seite heraus lassen, aber da das etwas ist, was man nicht durch technische Perfektion und Übung erreichen kann, tut sie sich schwer damit. Ihre Konkurrentin, die jüngere, sinnliche Tänzerin Lily (Mila Kunis) hat damit jedoch kein Problem. Sie wird von Leroy schließlich zur zweiten Besetzung ernannt, was Nina sehr zu schaffen macht.
Die Belastung und der Erfolgsdruck von allen Seiten setzen Nina so sehr zu, dass in Ihrer Wahrnehmung Realität und Phantasie miteinander verschmelzen...