Black Swan kertoo Ninasta, New York City Ballet'n tanssijattaresta, jonka elämään ei tähtiballerinoille tyypilliseen tapaan mahdu juuri mitään muuta kuin tanssi. Hänen jo uransa päättänyt tanssijaäitinsä Erica tukee innokkaasti tyttärensä kunnianhimoista urakehitystä. Kun taiteellinen johtaja Thomas Leroy päättää vaihtaa ensitanssijatar Beth MacIntyren pois seuraavan kauden avaavasta Joutsenlammesta, Nina on vahvin ehdokas tämän korvaajaksi. Mutta Ninalla on kilpailija: uusi tulokas Lily, joka hänkin tekee vaikutuksen Leroyhin. Nina sopii täydellisesti Valkoisen joutsenen rooliin, mutta Lily on kuin Mustan joutsenen ruumiillistuma. Kahden nuoren tanssijan keskinäisen kilpailun kehkeytyessä kieroutuneeksi ystävyydeksi Nina alkaa päästä paremmin sinuiksi pimeän puolensa kanssa – ja sukeltaa jopa niin syvälle, että se uhkaa tuhota hänet.
Nickin ja Janinen avioliitto on onnellinen, kunnes Janinen ex-mies käyttää aikamatkustusta repiäkseen parin erilleen. Muistojensa kadotessa Nickin on päätettävä, mitä hän on valmis uhraamaan pitääkseen kiinni - tai päästääkseen irti - kaikesta rakastamastaan.