Natalie Portman donne la « performance de sa carrière » (Vanity Fair) dans le rôle de Nina, une danseuse étoile de grand talent et à l'aube d'une grande carrière. Poussée à bout par un directeur artistique déterminé (Vincent Cassel) et par la menace posée par une danseuse rivale (Mila Kunis), son emprise sur la réalité, déjà fragile, s'estompe peu à peu et elle plonge dans un véritable cauchemar.