Le docteur Gogol est fou d’admiration pour l’actrice Yvonne Orlac, qu’il vient voir chaque soir sur scène, au théâtre. Celle-ci, mariée au grand pianiste Stephen Orlac, repousse ses avances. Une nuit, le train de Stephen déraille. Le pianiste doit être amputé des deux mains. Yvonne décide d’appeler le docteur Gogol pour réaliser l’impossible : lui seul peut sauver les mains de son mari. Devant l’impossibilité de la chose, Gogol va alors amputer les deux mains de Stephen pour les remplacer par celles d’un grand criminel venant d’être exécuté. L’opération est un succès, mais le jeune couple ignore tout des procédés utilisés par le médecin. Les mois s’écoulent, Gogol est de plus en plus attiré par Yvonne, dont il possède une reproduction en cire dans son appartement, tandis que les mains de Stephen commencent à agir curieusement, comme guidées par l’instinct de meurtre…