Marnie possède un jeu de fausses cartes d'identité, grâce auquel elle se fait embaucher comme secrétaire « présentant bien » dans divers bureaux. Ayant réussi à capter la confiance, elle vide un beau jour le coffre-fort, disparaît avec son larcin et va tenter sa chance ailleurs. La rencontre de sa mère, bizarre créature qui ne semble pas l'aimer, laisse présager un mystère dans leur passé. Marnie réussit à se faire embaucher par un jeune patron, Mark, qui est veuf. Mais Mark se trouve être client d'un ancien employeur de Marnie, chez qui il l'avait déjà remarquée. Il semble néanmoins lui faire confiance. et même un peu plus ; il lui marque un profond intérêt. Marnie, cependant, exécute le vol projeté ; mais Mark, qui s'y attendait, la rejoint. Convaincu qu'elle n'est pas moralement responsable et qu'elle l'aime également, il l'épouse, mais elle se refuse à lui, dévoilant peu à peu l'étendue de sa névrose. Patiemment, Mark essaie de l'aider à se psychanalyser, mais en vain. Au cours d'une scène dramatique, il met Marnie en présence de sa mère et oblige celle-ci à révéler la vérité : elle est une ancienne prostituée et Marnie, alors âgée de cinq ans, a tué involontairement l'un de ses « clients » qui la brutalisait. La peur ressentie par l'enfant lui a fait perdre la mémoire de ces faits. Elle apprend que sa mère s'est laissée accuser du meurtre et a entièrement changé de vie pour que sa fille ignore son passé. La découverte de l'amour de sa mère va transformer Marnie qui deviendra une épouse normale et heureuse.