Einar (Eddie Redmayne) y Gerda (Alicia Vikander) son una pareja felizmente casada, cada uno con su propia carrera artística.

Cuando Gerda le pide a Einar que pose como mujer para uno de sus retratos, se da cuenta de que ha despertado su deseo de usar ropa de mujer. Ella sugiere que se disfrace de mujer para una fiesta, creando a un personaje llamado Lili, el cual termina prefiriendo frente a su verdadera identidad.

Gerda usa Lili como musa para sus cuadros, que son tan exitosos que se mudan a París. Allí, los dos se reúnen con un amigo de la infancia de Einar, que se convierte en su único apoyo en la ciudad.

Einar se entera de la existencia de un médico que intentó realizarle una operación a un hombre que se sentía una mujer. Pero ese hombre huyó antes de que se pudiera llevar a cabo el procedimiento, por lo que, después de expresar su deseo de convertirse en mujer, Einar decide someterse a la primera operación de cambio de sexo del mundo.

Después de la operación, Einar está feliz y comienza a vivir como Lili Eibe. Pero cuando vuelve al Hospital para la segunda parte de la cirugía, experimenta complicaciones. Pierde mucha sangre y su vida corre grave peligro.

Gerda acude al centro médico a cuidarla en los últimos momentos de su vida. Lili le pide salir al jardín y le dice a su esposa que está feliz por sentirse finalmente completa y muere, en el cuerpo de la mujer que siempre se sintió.

Gerda continuó pintando a Lili el resto de su vida.