你曾今有过为了一个目标将自己全身心的投入，不达目的不罢休的经历吗？那些闻名于世的艺术家，都对艺术有着最极致的追求。在对自我不断地毁灭与重塑中达到最完美地境界。
妮娜是一位不出名的芭蕾舞演员，她所在的芭蕾舞团面临破产危机，同时舞团的台柱贝丝因年龄增长也被解约，总监决定重新演绎经典作品《天鹅湖》。需要选出一位“天鹅皇后”作为主角，一人分饰两角，扮演白天鹅与黑天鹅。
妮娜的母亲是一位退休的芭蕾舞演员，她从小在母亲的熏陶下对芭蕾极其热爱，母亲也对她寄予厚望。
在选角时，妮娜所表现出的白天鹅，美丽，怯弱，娇柔赢得了总监的青睐。但黑天鹅是与白天鹅完全相反的角色，野性，邪恶但又魅力十足。妮娜温柔的性格并不能将其完美展现，角色与她似乎要失之交臂。
结果出来后，妮娜入选了，原来在总监在与妮娜接触时，发现了她隐藏的另一面，这正是黑天鹅所需要的。他希望妮娜可以将这一面挖掘出来，做到完美的蜕变。
在接下来的排练中，妮娜对于白天鹅的演绎是完美无瑕的，但在黑天鹅上总是缺少着热情，妮娜总是得不到窍门，一次次的失败令总监开始不耐烦，妮娜的羞涩软弱令她无法演绎出黑天鹅的邪恶与魅力。她看到了舞团中另一位女孩莉莉，她的舞姿并不标准，但轻盈又充满活力，令她顿时产生了危机感。
疯狂练习中，妮娜开始产生幻觉，在地下通道里，妮娜看到了与自己一般无二的面孔，那个身影张扬又放肆，仿佛是黑天鹅的化身。
紧张的排练气氛令妮娜的幻觉越来越严重，她开始变得焦虑暴躁，后背的肩胛骨渐渐出现伤口，仿佛要有什么东西生长出来。一直是乖乖女的妮娜与母亲开始争吵的次数越来越多，母亲的偏执与控制令她越发焦虑。就在此时，莉莉突然开始接近她，带着妮娜一起去了夜店，二人在舞池中疯狂起舞，恍惚间，妮娜看到一对黑色翅膀。莉莉像一根导火索，将她所有压抑着的暴戾统统点燃。
公演在即，莉莉却被选为替补，这令妮娜变得更加压抑敏感，不完美的黑天鹅一直在紧绷着她的神经，背上的伤口也愈发严重，妮娜双眼通红从背上竟然揪出了深黑色的羽毛，仿佛就要化身成真正的黑天鹅一般。
母亲察觉了妮娜的不对劲，试图阻止她再去剧院，而此刻已经为黑天鹅癫狂的妮娜竟然生生掐断了母亲想要阻拦自己的手，夺门而出。
公演上的妮娜美丽，光彩夺目，但自己擅长的白天鹅却频频出错，回到后台的她崩溃大哭，又见到了莉莉，莉莉坐在她的座位上挑衅说道：“不如我来替你演黑天鹅？”
气急败坏的妮娜将莉莉推倒在镜子上，用碎片扎进她的腹部，慌乱间妮娜将尸体藏起，这一刻，她仿佛杀掉了过去脆弱的自己。
再次登台，黑天鹅出现了，张狂，放肆，邪恶，魅惑，如同总监所期待的那样，妮娜在舞台上浑然忘我，热烈放肆的起舞，尽情展示着魅力，完成了32周挥鞭转。她的手臂仿佛长出了黑色的羽毛，真正褪变成了一只黑天鹅，
回到后台，妮娜发现原本被她杀死的莉莉跑来为她喝彩，满腹疑惑的妮娜最终在自己的腹部发现了那块玻璃碎片。原来一切都是自己人格分裂后产生的的幻想，妮娜痛哭不止，她仿佛又变回了那个娇柔怯弱的白天鹅，擦干眼泪，迎接属于白天鹅的死亡。
故事的最终，妮娜完美的完成了最后那一跃，带着对艺术近乎疯魔的追求，妮娜在这一刻感受到了完美。
许多人在看完这部电影后都觉得云里雾里，可能我们任何一个非艺术工作者非精神疾病患者的常人都没有办法体会到妮娜的内心世界。
艺术的追求从某种意义上说就是极端的，才会有不疯魔不成活这样的业界评价。而妮娜虽然付出了巨大的代价，但最终得到了自己作为芭蕾舞者的“完美”。