愛德華大夫是壹位年輕有為的精神病專家，他被推舉為格林瑪納斯精神病療養院的新任院長，來接替即將退休的默奇遜大夫。年輕貌美的康絲坦絲是該院壹名出色的醫生，她待人熱情友善，深受醫院的同事和病員們的愛戴。
當英俊瀟灑的愛德華大夫出此刻醫院餐廳的時候，康絲坦絲不禁為他那迷人的魅力所吸引。他們在餐桌上愉快地交談著，康絲坦絲還引用愛德華大夫在他著作中所論述的觀點，既戶外活動對精神病康復所起的重要作用。她興奮地向愛德華介紹療養院附近的遊泳池，隨手用餐叉在桌布上劃出那些彎曲的泳道。愛德華對她的這種舉動表現出十分不安，面部神經抽搐起來，他說，這些東西看起來簡直令人感到厭煩。
康絲坦絲被愛德華的異常反應所觸動，心裏不由地產生了疑問。愛德華大夫對康絲坦絲也萌發了愛慕之情，他約康絲坦絲下午壹齊到外面散步，兩人在彼此了解中建立了感情，他們很快邊墜入了愛河。晚上，康絲坦絲控制不住自己的感情，她尋找借口走進愛德華的房間。兩人熱烈地擁抱著，突然，愛德華看見康絲坦絲睡衣上那些帶條紋的圖案，他驚恐地推開戀人，似乎在強烈地躲避著什麽。
在醫院的手術室裏，愛德華大夫的精神又壹次受到外部事物的刺激，暈倒在手術臺旁。康絲坦絲對愛德華的種種異常的行為，產生了戒備之心。她仔細比較了愛德華大夫在著作上的簽名和他寫給自己的字條的筆跡，發現兩者有所不同，也就是說眼前的這個愛德華是個冒名頂替的人，那麽他又會是什麽人呢?
愛德華最後對康絲坦絲吐露了實情，這令她大吃壹驚。原先，真正的愛德華大夫已經被他殺死了，但是他的真實身份卻不得而知，因為他已經失去了對過去的記憶。康絲坦絲憑她做醫生的直覺決定，眼前的愛德華並不是殺人兇手，他僅既是在幻覺中把自己當成了殺人犯。愛德華不想讓康絲坦絲為他擔心並且受到連累，他獨自壹人離開療養院，來到紐約帝國飯店暫時住下來。
康絲坦絲見到愛德華留下的便條，隨後立即趕到帝國飯店，尋找自己的戀人。她發現愛德華在飯店登記的姓名是約翰布朗。布朗對她的真誠和善良感到無比激動，他們彼此擁抱著，發誓永遠不再分離。康絲坦絲嘗試幫愛人找回失去的記憶，但是經過多次努力都沒有結果。新聞界披露了他們在壹齊的消息，兩人被迫前往康絲坦絲的老師布魯諾夫博士家。康絲坦絲壹到那裏，就向老師介紹自己的?新婚丈夫?約翰布朗。但是經驗豐富的博士從布朗的眼神裏看出他的精神病傾向，深夜，他壹個人坐在書桌旁看書，果然見到發病的布朗手裏拿著壹把剃刀，向樓下走來。布魯諾夫給他壹杯放有鎮靜劑的牛奶，巧妙的化解了這種危險的局面。康絲坦絲請求老師給布朗治病，他們壹齊分析布朗的夢境，發現其中很多次出現天使谷滑雪的場面。
康絲坦絲與布朗來到天使谷，期望能喚起布朗的記憶。布朗壹向害怕自己將應對殺死愛德華大夫的事實，因為他的內心深處埋藏著壹段童年時可怕的往事。他回憶起自己因為在壹次意外事故中失手，釀成了弟弟死亡的杯具。康絲坦絲把它與愛德華事件聯系起來，得出了壹個答案：愛德華大夫與布朗壹齊在山谷裏滑雪，突然愛德華在他前方偏離滑道，墜入了深淵。布朗因此認定是自己殺死了愛德華大夫。當地的警察不久便在出事地點附近，找到愛德華大夫的屍體，經法醫檢驗是被槍擊致死的。於是，警方立即逮捕了有重大嫌疑的布朗。
布朗被捕以後，康絲坦絲回到了療養院。雖然她堅信布朗是清白的，但是真正的兇手仍然逍遙法外。默奇遜醫生與康絲坦絲交談時，無意中透露出他以前與愛德華大夫有過來往。康絲坦絲頓時醒悟到了什麽，她回去仔細分析了布朗奇怪的夢境，發現默奇遜有殺人的嫌疑。
她來到默奇遜醫生的辦公室裏，當面分析布朗的案情，以便觀察默奇遜的反應。當她說到布朗夢中出現的手裏拿著壹個輪子的人時，立刻聯想到這可能是壹只手槍的象征。不料，這時默奇遜把作案的兇器，壹把左輪手槍掏了出來，並且用它對準了康絲坦絲。
默奇遜贊賞她的心理分析潛力，但是他指出可惜她是個愚蠢的女人，不該把這壹切告訴兇手。因為對兇手來說，殺壹個人同殺兩個人並沒有什麽區別，所受到的懲罰都是壹樣的。應對槍口，康絲坦絲表現得異常冷靜。她對默奇遜說，第壹次犯罪警方因證據不足，也許不能對他實施法律制裁，他能夠繼續從事他的工作。但是如果他愚蠢地再次殺人，兩罪並重必將受到法律的嚴懲。默奇遜聽到這番話，心理充滿了矛盾，最後他掉轉槍口畏罪自殺了。