Chris Mac Neil, une actrice jouant pour la télévision, s'inquiète d'entendre des bruits bizarres dans la chambre de sa fillette. Celle-ci se plaint d'avoir des difficultés à dormir à cause des mouvements spasmodiques qui ébranlent son lit. Sa mère aura d'ailleurs l'occasion de constater de visu la véracité des dires de sa fille, qui change peu à peu de personnalité et se transforme en un véritable monstre, agressif et proférant d'incroyables obscénités. Le corps médical, pensant à quelque trouble du cerveau, fait subir à l'enfant différents tests et radios, mais aucune lésion précise ne peut être localisée. Les psychiatres à leur tour vont s'avouer vaincus. A peu près au même moment, une statue de la Vierge, dans la chapelle du collège voisin, est profanée et Birke Denning, metteur en scène et ami de Chris, est retrouvé mort, le corps brisé au bas de la fenêtre de la fillette. L'état physique et mental de celle-ci empire de jour en jour ; son visage est maintenant horriblement boursouflé, sa voix a changé et, durant ses crises, elle se livre à d'épouvantables sacrilèges. Le détective qui enquête sur la mort de Burke Dennings fournit à Chris des détails qui lui permettent de penser que sa fille est l'auteur du meurtre. Chris envisage alors de faire exorciser sa fille, car il n'y a plus d'autre hypothèse à fournir pour expliquer son état, sinon qu'elle est la proie du démon. Deux prêtres accompliront l'exorcisme : le Père Karras, qui se sent responsable de la mort récente de sa mère, abandonnée dans un hospice, et le Père Merrin, archéologue ayant fait des recherches en Irak où il a découvert des objets à l'effigie du démon. Au cours de l'exorcisme, le Père Merrin mourra d'une crise cardiaque, et le Père Karras se sacrifiera en faisant pénétrer le démon en lui-même, puis en se jetant par la fenêtre. Peu après, la fillette retrouve son état normal, et perd tout souvenir de sa tragique expérience.