Pendant le film, Jefferies, un photographe confiné dans un fauteuil roulant à cause d'une jambe cassée, passe son temps à observer la vie des gens qui habitent en face de lui. Il commence à soupçonner que Thorwald a assassiné sa femme et entreprend de le prouver, en faisant appel à sa petite amie Lisa Freemont (Grace Kelly).
À mesure que Jefferies et Lisa rassemblent davantage de preuves et que Thorwald devient de plus en plus désespéré, la tension monte. Le film atteint son apogée lorsque Thorwald découvre que Jefferies est sur lui et tente de le tuer. Jefferies parvient à s'échapper et Thorwald est acculé par la police.
Le film se termine avec Jeffries se remettant de son épreuve et une fin heureuse pour lui et Lisa.