Un jeune homme pauvre, fasciné par la magie, se rapproche d'une riche aristocrate. Mais ils sont séparés par leurs parents. Des années plus tard, en 1900, le tout Vienne vient assister à la première représentation du mystérieux illusionniste Eisenheim. C'est un triomphe, qui fascine l'inspecteur Uhl. Quelques soirs plus tard, le prince héritier lui-même, Léopold, vient rendre une visite au magicien, accompagné de sa fiancée, Sophie von Teschen, qui n'est autre que l'ancien amour d'enfance d'Eisenheim. Le Prince invite le magicien à faire une démonstration dans son château. Eisenheim et Sophie se revoient secrètement, et Uhl met l'artiste en garde contre une telle liaison. Après que les deux amoureux ont passé la nuit ensemble, Sophie se dispute avec Léopold, puis disparaît. Elle est retrouvée morte dans le marais. Léopold n'est pas inquiété par la police. Eisenheim revient avec un nouveau numéro, faisant parler les morts et accuse ainsi ouvertement le Prince. Léopold demande à Uhl de l'arrêter. Mais Eisenheim aide le policier à découvrir un complot contre l'empereur, dont Léopold serait l'instigateur. Eisenheim est alors convoqué par le Prince. Mais ce dernier, apprenant que sa conspiration est découverte et qu'il est sur le point d'être arrêté pour haute trahison, se suicide. Après le départ d'Eisenheim, Uhl comprend la vérité : Sophie n'est pas morte. Eisenheim a truqué sa disparition pour vivre avec elle.