La película relata el caso histórico de Martin Guerre, que abandona a su joven esposa en un pequeño pueblo francés para ir a luchar en una guerra y viajar. Ocho o nueve años después, Martin (interpretado por Depardieu) regresa para reanudar su vida. Al principio, el hombre es reconocido y acogido por la esposa, la familia y los amigos porque conoce los detalles íntimos de su vida anterior.

Sin embargo, a medida que pasa el tiempo, los vagabundos identifican a Martin como Arnaud, del pueblo vecino de Tilh, pero los aldeanos desestiman estas afirmaciones como mentiras. Pero cuando Martin reclama el dinero que le debe su tío, éste se indigna y ataca a Martin. Esto conduce a un juicio sobre su identidad, con su vida en juego, ya que si no es Martin, él y la esposa de Martin, Bertrande, son adúlteros y sus hijos bastardos. Este juicio constituye la mayor parte de la película.

Martin argumenta bien, y los aldeanos están divididos sobre si el hombre es en realidad Martin, poniéndose Bertrande de su lado. Tras varias elevaciones del proceso hasta un tribunal del Parlement, el juez, Jean de Coras, se dispone a absolver a Martin basándose principalmente en el testimonio de Bertrande.

En el último momento, otro testigo comparece ante el tribunal, con un parecido aún mayor con el joven Martin, y vuelve a poner todo en duda. El impostor confiesa que fue soldado con el verdadero Martin, quien dijo que nunca volvería a su pueblo, ante lo cual el impostor decide ocupar su lugar. Incluso Bertrande cambia de opinión y dice que el nuevo testigo es Martin. Arnaud es condenado a muerte.

Tiempo después, De Coras visita el pueblo para comunicar a Bertrande que ha sido absuelta y que es inocente de la conspiración con Arnaud. Pero él ha deducido que ella reconoció al impostor desde el principio y le pregunta por qué afirmó que era Martin. Ella responde que era mejor marido y hombre, y que tuvieron una buena vida juntos. De Coras le pregunta entonces por qué cambió de opinión en el último momento. Ella dice que vio en los ojos de Arnaud que el caso se había vuelto inútil y que él quería que ella fingiera ignorancia para poder vivir para ella y sus hijos.

Arnaud es conducido a la horca, sin dejar de arrepentirse. Una voz en off cierra el marco histórico mencionando que de Coras fue ejecutado algunos años más tarde por sus creencias protestantes.