Griet es una chica tímida que vive en la República Holandesa en 1665. Su padre, un pintor de Delft, se ha quedado ciego recientemente, lo que le impide trabajar y deja a su familia en una situación económica precaria. Griet es enviada a Delft para trabajar como criada en la casa del famoso pintor Johannes Vermeer y su esposa, Catharina. En el camino, se detiene momentáneamente en una encrucijada.

Griet trabaja diligentemente y casi sin palabras en la posición más baja de una dura jerarquía. Hace todo lo posible por adaptarse, a pesar del trato poco amable de Cornelia, la hija adolescente mimada de Vermeer. Mientras Griet realiza una compra rutinaria, el hijo de un carnicero, Pieter, se siente atraído por ella. Ella tarda en corresponder a su afecto a medida que se desarrolla su relación. Mientras Griet limpia el estudio de Vermeer, en el que Catharina nunca entra, el pintor comienza a conversar con ella y la anima a apreciar la pintura, la luz y el color. Le da lecciones de cómo mezclar las pinturas y otras tareas, pero se lo oculta a Catharina para no enfadarla. En cambio, la pragmática suegra de Vermeer, Maria Thins, considera que Griet es útil para la carrera de Vermeer.

El rico mecenas de Vermeer, Van Ruijven, visita la casa y se fija en Griet. Le pregunta si Vermeer renunciará a Griet para que pueda trabajar en la casa del mecenas, donde Van Ruijven arruinó a la antigua doncella. Vermeer se niega, pero acepta pintar un retrato de Griet para Van Ruijven. Mientras trabaja en secreto en el cuadro, Catharina se da cuenta de que algo va mal. Su creciente desprecio por la doncella se hace patente, espoleado por las sugerencias deliberadas de Van Ruijven sobre una relación impropia entre Vermeer y Griet. Una conflictiva Griet lidia con su creciente fascinación por Vermeer y su talento mientras se defiende de Van Ruijven, que intenta violarla en el patio. Más tarde, cuando Catharina sale a pasar el día, su madre le entrega a Griet los pendientes de perlas de su hija y le pide a Vermeer que termine el cuadro.

En la última sesión de pintura, Vermeer perfora el lóbulo izquierdo de Griet para que pueda llevar uno de los pendientes para el retrato. La tensión aumenta cuando ella reacciona con dolor y Vermeer le acaricia la cara. Ella corre hacia Pieter para consolarse y distraerse de sus pensamientos sobre Vermeer. Los dos hacen el amor en un granero. Pieter le propone matrimonio, pero Griet se marcha inesperadamente. Le devuelve los pendientes a la madre de Catharina.

Catharina monta en cólera al descubrir que Griet ha usado sus pendientes y entra en el estudio acusando a su madre de complicidad. Exige a Vermeer que le muestre el retrato encargado. Ofendida por la naturaleza íntima del cuadro, Catharina lo tacha de "obsceno" y pregunta entre lágrimas por qué Vermeer no la pintaría. Cuando Vermeer le responde que no lo entiende, ella intenta, pero no consigue, destruir el cuadro. Destierra a Griet de la casa. Vermeer no se opone. Griet vuelve a casa de sus padres y se encuentra de nuevo en la encrucijada. Van Ruijven se sienta mirando con suficiencia el cuadro terminado. Más tarde, recibe en casa de sus padres la visita de la cocinera de Vermeer, Tanneke, que le trae un regalo: el pañuelo azul que Griet llevaba en el cuadro, envuelto en los pendientes de perlas de Catharina.

En el plano final, la cámara se aleja del pendiente para revelar el cuadro completo de la vida real, La joven con el pendiente de perla.