Un jeune chirurgien, spécialiste des maladies du cerveau, le docteur Cukrowicz, est appelé par la riche Madame Venable pour soigner sa nièce Catherine, obsédée par le souvenir de la mort de son cousin Sebastian. Cukrowicz est bientôt convaincu que Catherine a perdu la mémoire à la suite d'un choc nerveux, survenu au moment de la mort de Sebastian. Il renonce à l'opération délicate que demande Madame Venable et s'efforce de provoquer chez sa patiente le souvenir de la scène qui a provoqué ce choc. Il apprend ainsi, par bribes, au cours de conversations avec la mère d'une part et avec Catherine d'autre part, que Sebastian était un être perverti qui avait pendant longtemps attiré à lui, en se servant de sa mère comme appât, certains jeunes gens. Un jour, Madame Venable n'étant plus assez séduisante, il l'avait abandonnée et remplacée par Catherine. C'est au cours d'un voyage en compagnie de Catherine que Sebastian avait été tué par ceux qu'il comptait utiliser pour ses plaisirs. Le souvenir de cette dernière scène lui étant revenu, Catherine recouvre sa raison et c'est Madame Venable qui, à son tour, sombre dans la folie.