Un joven aspirante a artista, Nicolas, junto con su pareja Marianne, son presentados por el marchante de arte Porbus al anciano pintor Frenhofer, inactivo durante muchos años, que vive en un gran castillo en el sur de Francia con su joven esposa Liz. Las conversaciones son desganadas, hasta que Porbus sugiere que a Frenhofer podría gustarle pintar a la atractiva Marianne, piensa que ella podría ser lo que necesita para completar su última obra, abandonada hace diez años cuando Liz era su modelo. Nicolas aprueba la idea, pero Marianne se enfada con Nicolas por no haberle preguntado primero antes de prometer al maestro que ella posaría. Sin embargo, al día siguiente va al castillo.

El trabajo comienza temprano a la mañana siguiente en el aislado estudio de Frenhofer, consistiendo en continuos estudios a lápiz y lavado sobre papel de Marianne en diferentes posiciones, mientras intenta capturar la singularidad de su cuerpo y el carácter de la mujer que hay en él. Durante largos días juntos, su relación varía, a veces manteniéndose distante y a veces relajándose. Avanza trabajando en óleos sobre lienzo, un día pintando sobre un estudio inacabado de Liz. Cuando Liz se cuela en el estudio una noche y lo ve, se siente furiosa y herida por el simbolismo. Siendo el objeto de la concentrada atención de Frenhofer durante todo el día, en su mayoría en silencio, Marianne tiene tiempo para repensar su relación con Nicolas y decide que ya no lo necesita.

Finalmente, Frenhofer termina su cuadro, que la audiencia de la película nunca ve. Una vez completo, la imagen es demasiado poderosa para Liz y para Marianne. Frenhofer la esconde en un hueco, que sella con ladrillos y mortero, y rápidamente pinta una versión inocua en la que no se ve el rostro de la modelo. Porbus es invitado a una fiesta de celebración, después de la cual la cambiada Marianne rompe con Nicolas.