Vincent van Gogh parece estar siempre agotado artística y emocionalmente. De vez en cuando se extasía con sus respuestas estéticas a los paisajes de los alrededores de Arles; los plasma en óleo sobre lienzo o en un cuaderno de bocetos con su propio estilo de crear su obra en una sola y rápida sesión. Cuando no está en el campo, pinta en una habitación amarilla de una casa amarilla. Comienza a contemplar la fugacidad de algunos temas de la naturaleza muerta. También piensa en las flores de temporada y en el proceso artístico que confiere una cualidad permanente y eterna a la representación de las flores en el lienzo, que no se marchita ni se marchita.

Durante un tiempo, el medio preferido de Vincent se convierte en un gran cuaderno de bocetos que le regala Madame Ginoux y que comienza a llenar con representaciones de paisajes a pluma y tinta. Sigue reflexionando sobre diversas cuestiones filosóficas y existenciales, como su deseo de "no ver un paisaje, sino sólo la eternidad que hay detrás de él", y que "no puede existir la naturaleza sin que haya también un sentido de la naturaleza". Desea dedicar cada vez más tiempo a la representación de los paisajes. Un grupo de escolares y su profesora se burlan de Vincent y de su trabajo y él los ahuyenta. La profesora y sus alumnos le llaman loco mientras huyen despavoridos. En su camino a casa, unos chicos le lanzan piedras. Cuando persigue a los chicos, algunos habitantes del pueblo lo someten y lo denuncian en el hospital psiquiátrico local. Su hermano Theo es llamado a Arles desde París, quien a su vez convence a Paul Gauguin para que acepte visitar a Vincent. Gauguin no tarda en llegar a Arles.

La presencia de Gauguin entusiasma a Vincent en un primer momento, aunque las cosas se agravan rápidamente. Cuando Gauguin anuncia que pronto se marchará, la noticia aplasta a Vincent. Entonces se corta un trozo de oreja para mostrar a Gauguin su fidelidad artística a su obra, pero Gauguin ya se ha marchado. Vincent entrega el trozo de oreja cortado a Gaby, la camarera de Madame Ginoux, que se horroriza y lo denuncia a las autoridades. El doctor Ray lo envía al manicomio de la cercana Saint-Rémy-de-Provence. Allí, mantiene una conversación con un simpático sacerdote supervisor sobre su arte y la naturaleza de Dios. El sacerdote libera a Vincent, que viaja a Auvers-sur-Oise, ya que las autoridades municipales de Arles le niegan el permiso para quedarse.

En sus últimos meses, Vincent vuelve a dibujar y pintar escenas y paisajes, ahora en Auvers. Mientras pinta en el patio de una finca abandonada, dos adolescentes con sus armas de caza le ven y empiezan a jugar a los indios y a los vaqueros. Durante el jaleo que interrumpe la pintura de Vincent, se produce un disparo. La bala le alcanza y los chicos le ruegan que no se lo diga a nadie. Los chicos entierran entonces el cuadro de Vincent y tiran sus armas a un río mientras él regresa a Auvers. Se llama al doctor Gachet, que interroga a Vincent sobre la herida; éste afirma que se la ha provocado él mismo. Theo es llamado desde París, pero al llegar encuentra a su hermano muerto. Theo organiza un funeral a cajón abierto para Vincent rodeado de sus cuadros.

Créditos finales

Un texto final en pantalla indica que Vincent murió en 1890, a la edad de 37 años, de una herida de bala 30 horas después de recibir el disparo. Su cuaderno de bocetos completo (un regalo a Madame Ginoux) no se descubrió hasta 126 años después, en 2016. Una escena a mitad de los créditos presenta una narración de Gauguin sobre el color favorito de Vincent: el amarillo.