La película comienza con Christian Grey (Jamie Dornan) teniendo una pesadilla sobre su infancia. Escucha cómo su padre abusa de su madre. El joven Christian se esconde, pero su padre lo encuentra y se prepara para abusar de él con su cigarrillo.

Anastasia Steele (Dakota Johnson) ha encontrado un nuevo trabajo en la editorial Seattle Independent Publishing como asistente de su jefe Jack Hyde (Eric Johnson). Christian le envía flores para felicitarla. Ella está a punto de tirarlas, pero decide conservarlas. Mientras Ana pasea por la ciudad, es seguida por una extraña mujer (Bella Heathcote).

Esa noche, Ana asiste a una exposición de arte para su amigo José (Victor Rasuk). Se siente desconcertada al encontrar seis fotos suyas colgadas de las paredes. El director de arte se acerca a José para decirle que alguien ha comprado los seis cuadros. Por supuesto, es Christian. Éste se acerca a Ana y quiere arreglar su relación durante la cena. Ana acepta sólo porque tiene hambre.

Durante la cena, Christian le explica que quiere recuperar a Ana y que está dispuesto a negociar con ella según sus condiciones. Ella sólo quiere que él no le imponga sus deseos dominantes, a lo que él accede. Finalmente, renuevan su relación y comienzan a tener s3xo como les gusta a ellos de nuevo.

Jack invita a Ana a tomar una copa. Antes de encontrarse con Jack, Ana es abordada por la mujer que la estaba siguiendo. Ella sabe el nombre de Ana y dice poco antes de que Jack aleje a Ana. Christian los encuentra en el bar y sospecha de las verdaderas intenciones de Jack cuando lo pilla actuando un poco coqueto con Ana. Más tarde, en su casa, Christian le informa a Ana de que ha comprado SIP y que, básicamente, será su jefe y el de Jack. Ana no está muy emocionada con este concepto.

Ana ve a la misma mujer extraña en la calle mientras sale a desayunar con Christian. Le pregunta quién es la mujer. En casa de Christian, éste saca una carpeta con fotos de esta mujer. Se llama Leila Williams y era una antigua sumisa de Christian. Ella quería más de la relación que Christian, así que se separaron. Leila se casó con otro hombre, pero éste murió más tarde en un accidente de coche, lo que llevó a Leila a sufrir una crisis nerviosa. Ana le pregunta a Christian si también tiene un expediente sobre ella. Sin respuesta, sabe que lo tiene y exige verlo.

En la habitación de Christian, Ana ve una foto de su madre biológica, que se parece ligeramente a Ana. Christian menciona que era una adicta al crack que murió de una sobredosis cuando él tenía 4 años y que no fue encontrada durante tres días mientras él permanecía con su cuerpo. Más tarde conoció a su madrastra Grace (Marcia Gay Harden) en el hospital, y ella cuidaría posteriormente del niño.

Christian invita a Ana a un baile. La lleva a un salón para prepararse y se encuentra con Elena Lincoln (Kim Basinger), la mujer que metió a Christian en el estilo de vida BDSM. Ana no está muy contenta porque sabe que Elena era la dominante de Christian. Christian le asegura a Ana que Elena es sólo una compañera de negocios ya que son copropietarios del salón. Esto no ayuda a aliviar la mente de Ana.

Antes de ir al baile, Christian saca unas bolas de Ben Wa para que Ana se las meta en la vagina y así obtener un placer constante durante la fiesta. Luego le dice que es un baile de máscaras. Los dos se reúnen con Grace y la hermana adoptiva de Christian, Mia (Rita Ora). Se sientan a pujar por unas vacaciones de lujo, que Ana gana al pujar 24.000 dólares que Christian había transferido a su cuenta bancaria. En el baño, Elena se acerca a Ana y le insta a romper con Christian antes de que ambos salgan perjudicados. Ana le dice a Elena que los deje en paz.

En el aparcamiento de la casa de Christian, él y Ana descubren que el coche de Ana ha sido destrozado.

Más tarde, Ana y Christian se van de escapada romántica en el barco de Christian, al que ha puesto el nombre de Grace.

De vuelta al trabajo, Jack se muestra más frío con Ana después de saber que Christian es su novio. Le recuerda que debe organizar una reunión en Nueva York entre él y otros editores, además de conseguir una habitación para ella ya que su asistente necesita estar con él. Más tarde, Jack intenta seducir a Ana en su oficina pero se muestra como un depredador. Ana le da una patada a Jack en las pelotas y sale corriendo del edificio. Christian está fuera mientras Ana corre a sus brazos contándole lo que Jack intentó hacer. Más tarde, Christian hace que despidan a Jack.

Con Jack fuera, a Ana le dan un puesto temporal en su antiguo trabajo como editora en funciones. Ella asiste a una reunión con los altos cargos y ofrece una sugerencia para que lleguen a un grupo demográfico más amplio en lugar de publicar sólo a los lectores establecidos.

Christian le pide a Ana que se vaya a vivir con él, y ella acepta. Cuando van a recoger las cosas de Ana a su casa, Leila está allí, habiendo estado acechando tanto a Ana como a Christian. Leila saca una pistola. Ana intenta aplacarla haciendo ver que Christian aún se preocupa por ella. Christian y su guardaespaldas Taylor (Max Martini) llegan cuando Leila ya ha disparado a la pared.

Christian le ordena a Leila que se ponga de rodillas y ella obedece inmediatamente. Ana cree que Christian no puede estar sin ser dominante, y abandona la casa durante horas. Mientras tanto, Leila es enviada a un psiquiátrico para recibir ayuda.
Cuando Ana vuelve a casa, Christian se enfada con ella hasta que Ana le explica sus sentimientos hacia su dominación. Entonces se vuelve sumiso con Ana y se pone de rodillas para que no le deje. Ana cede y se van a acostar.

Christian tiene otra pesadilla mientras Ana está despierta. Ella se acerca a consolarlo en la cama. Luego le pide a Ana que se case con él, pero ella no da una respuesta porque necesita tiempo para pensarlo.

Christian se va con un socio a un viaje en Portland. Al volver del viaje, el motor de su helicóptero se avería y se estrellan en un bosque. Ana se entera de la noticia mientras sale de copas con Kate (Eloise Mumford), Elliott (Luke Grimes) y José. Ana espera y ve las noticias con la familia de Christian. Justo cuando se informa de que han encontrado a Christian, éste entra en el apartamento. Todos le abrazan.

Más tarde, Ana se entera por Mia de que se acerca el cumpleaños de Christian, que no ha mencionado. Ana le regala un llavero con un "¡Sí!" escrito en el reverso, lo que significa que ha aceptado su propuesta. Christian está encantado.

La pareja asiste a la fiesta de cumpleaños de Christian. Él anuncia su compromiso con Ana a toda la fiesta. Más tarde, Elena se enfrenta a Ana y la acusa de ir detrás del dinero de Christian y de no quererlo realmente. Ana le arroja su bebida a la cara a Elena. Christian le ordena que se vaya. Grace escucha la confrontación y abofetea a Elena antes de exigirle que se vaya de la casa.

Christian lleva a Ana a un cobertizo para botes cercano donde le propone matrimonio con un anillo de compromiso real. Ella acepta y los fuegos artificiales comienzan a estallar. La pareja se une a la familia de Christian para ver los fuegos artificiales juntos. Mientras tanto, al otro lado del lago, Jack está viendo los fuegos artificiales y parece realmente agotado. Sostiene una foto de la familia Grey y quema la cara de Christian con un cigarrillo.

Después de los créditos, hay un breve teaser de "Cincuenta sombras liberadas", en el que se ve a Ana y Christian a punto de casarse, además de la promesa de más s3x0 pervertido.

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