در سال 1899 در پاریس شاعر فقیر و جوان اسکاتلندی به اسم «کریستین» (اوان مک گرگور) زندگی می کند. او پس از مدتی به یک کلوب پنهانی به اسم «مولن روژ» در محله بدنام «مونت مارتی» که فعالیتهای زیر زمینی در زمینه هایی چون مواد مخدر دارند می پیوندد. او ناگهان خودش را گرفتار یک رابطه عاشقانه حزن انگیز و آتشین با گرانترین ستاره گروه (نیکول کیدمن) که مشهورترین فاحشه شهر نیز می باشد می بیند...
داستان این فیلم درباره «هیپاتیا» (ریچل وایس) بانوی ستاره‌شناس و فیلسوف در اسکندریه در دوران حکومت روم بر این سرزمین در قرن چهارم میلادی و رابطه او با دو رقیب عشقی، یکی برده‌اش «داووس» (مکس مینگلا) و دیگری اشراف‌زاده‌ای به‌نام «اریستس» (اسکار آیزاک) است. داووس از سویی عاشق بانوی خود شده و از سویی دیگر می‌تواند با پیوستن به طغیان مسیحیان به آزادی برسد. در کنار داستان رمانتیک فیلم، داستان تاریخی نیز روایت می‌شود.
«کاترین» با برادرخوانده اش، «سباستین» شرط می بندد که او نمی تواند «آنت» ( دختری که تصمیم گرفته تا پیدا شدن عشق واقعی اش صبر کند )، را بدست بیاورد. اگر سباستین این شرط را ببازد، کاترین اتومبیل جگوار او را صاحب می شود و در صورت برد...