纽约剧团要重排《天鹅湖》，因前领舞Beth（薇诺娜•赖德 Winona Ryder 饰）离去，总监Thomas（文森特•卡索尔 Vincent Cassel. 饰）决定海选新领舞，且要求领舞要分饰黑天鹅与白天鹅。Nina（娜塔莉•波特曼Natalie Portman 饰）自幼练习芭蕾舞，在母亲的细心关照下，技艺出众。这次，她希望可以脱颖而出。然而，在竞争中，她发现心机颇重的Lily（米拉•库妮丝 Mila Kunis 饰）是自己的强劲对手。在选拔中，她的白天鹅表演的无可挑剔，但是黑天鹅不及Lily。她感到身心俱疲，回家还发现了背部的红斑与脚伤。她一个人找到总监，希望争取一下。总监趁机亲吻她，却被她强硬拒绝。结果，总监居然选了她。队友怀疑她靠色相上位。在酒会上，Beth甚至当众发泄。这种压力外加伤病，一直影响着她的发挥。总监启发她要释放激情，表现出黑天鹅的诱惑。在强大的心理暗示中，她似乎也滑向了黑天鹅的角色……

莉娜（娜塔莉·波特曼 Natalie Portman 饰）是一名生物学家，一年前，她的丈夫凯恩（奥斯卡·伊萨克 Oscar Isaac 饰）在参加一项秘密任务后神秘失踪，这一年间，莉娜一直生活在悲伤之中。某天，失忆的凯恩忽然出现在了莉娜的面前，之后晕倒被送入了医院。在那里，莉娜遇见了文崔斯博士（詹妮弗·杰森·李 Jennifer Jason Leigh 饰）。
博士告诉莉娜，凯恩被派往了一块被“闪光”笼罩的未知区域，三年间，无数的队伍被派往区域内进行勘探，只有凯恩一人活着回来了。不仅如此，“闪光”正在不断的扩大。为了查明事情的真相，莉娜自愿加入了下一批被派遣的队伍之中，和她一同前往的，除了文崔斯博士外，还有安雅（吉娜·罗德里格兹 Gina Rodriguez 饰）和乔茜（泰莎·汤普森 Tessa Thompson 饰）。